Modelado basado en dinámica de sistemas del sistema energético ecuatoriano

´ PROGRAMA DE DOCTORADO EN INGENIERÍA INDUSTRIAL TESIS DOCTORAL: MODELADO BASADO EN DINÁMICA DE SISTEMAS DEL SISTEMA ENERGÉTICO ECUATORIANO Presentada por Flavio Roberto Arroyo Morocho para optar al grado de Doctor/a por la Universidad de Valladolid Dirigida por: Dr. Luis Javier Miguel González i Agradecimientos Deseo agradecer a mi director de tesis Luis Javier por su apoyo, paciencia y dedicación en todo lo enseñado durante toda esta investigación, permitiéndome desarrollarme y alcanzar una meta más en mi vida ii A mi familia iii Prólogo De acuerdo con la normativa vigente de presentación y defensa de la tesis doctoral RESOLUCIÓN de 8 de junio de 2016, del Rectorado de la Universidad de Valladolid, por la que se ordena la publicación del Acuerdo del Consejo de Gobierno de 3 de junio de 2016, por el que se aprueba la normativa para la presentación y defensa de la tesis doctoral en la Universidad de Valladolid, (Artículo 4. Modalidad de tesis doctoral por compendio de publicaciones). En la modalidad por compendio de publicaciones el candidato deberá aportar un mínimo de tres artículos científicos que hayan sido aceptados o publicados en un medio de impacto. La memoria de la tesis que siga esta modalidad deberá incluir índice, introducción, un cuerpo formado por los distintos artículos, conclusiones y bibliografía. Los artículos deberán incluirse completos en la memoria, con la referencia precisa de la publicación y con los nombres y la filiación de todos sus autores. Bajo este sustento esta Tesis Doctoral se presenta como compendio de publicaciones. A continuación, se indican los artículos publicados incluidos dentro del compendio de publicaciones que ha dado lugar a la tesis, los cuales se adjuntan en los capítulos 4, 5 y 6. Los artículos se han organizado siguiendo el orden conceptual que da forma y sentido a la tesis doctoral. Artículo 1: Aceptado y publicado. Título: The Trends of the Energy Intensity and CO2 Emissions Related to Final Energy Consumption in Ecuador: Scenarios of National and Worldwide Strategies. Revista: Sustainability, volumen 12, número 1, (2019). DOI: https://doi.org/10.3390/su12010020 Autores: Flavio R. Arroyo M. y Luis J. Miguel. Web of Science (WoS): Journal Citation Reports (JCR) Factor de impacto: 2.576 (2020) Categoría: Environmental Sciences Artículo 2: Aceptado y publicado. Título: The Role of Renewable Energies for the Sustainable Energy Governance and Environmental Policies for the Mitigation of Climate Change in Ecuador. Revista: Energies, volumen 13, número 15, (2020). DOI: https://doi.org/10.3390/en13153883 Autores: Flavio R. Arroyo M. y Luis J. Miguel. iv Web of Science (WoS): Journal Citation Reports (JCR) Factor de impacto: 2.576 (2020) Categoría: Energy & Fuels Artículo 3: Aceptado y publicado. Título: Low-Carbon Energy Governance: Scenarios to Accelerate the Change in the Energy Matrix in Ecuador. Revista: Energies, volumen 13, número 18, (2020). DOI: https://doi.org/10.3390/en13184731 Autores: Flavio R. Arroyo M. y Luis J. Miguel. Web of Science (WoS): Journal Citation Reports (JCR) Factor de impacto: 2.576 (2020) Categoría: Energy & Fuels Por último, se hace constar que el presente documento adopta el formato de Tesis Doctoral como compendio de publicaciones y por lo tanto consiste en una síntesis de los conceptos teóricos que sustentan los trabajos de investigación publicados en lugar del formato tradicional de documento extenso autocontenido. v Resumen La energía es un recurso que impulsan la actividad económica en un país, para producir y consumir, brindar comodidad y movilidad, contribuir a la salud y el bienestar, pero el continuo deterioro de los recursos naturales podría poner a prueba la capacidad de satisfacer las necesidades de una población. El incremento de la demanda de energía y de las emisiones de CO2 relacionadas con el crecimiento económico es un desafío que requiere un análisis profundo y por otra parte el planteamiento de políticas encaminadas al desarrollo sostenible. La presente investigación aplica el análisis de escenarios para identificar y analizar las causas que provocan el cambio de las emisiones de CO2 en Ecuador para un período histórico de 2000 a 2016 y una proyección hasta el año 2030. Se ha construido un modelo utilizando la Dinámica de Sistemas en base a un enfoque de escenarios que permiten realizar estimaciones a medio plazo de la Demanda de Energía, del Producto Interior Bruto (PIB), de la Intensidad Energética y de las Emisiones de CO2 en Ecuador. El modelo incluye los patrones de sustitución de energía de origen fósil por energías alternativas, las estimaciones de desarrollo económico, la demanda energética bajo diferentes escenarios socioeconómicos, el potencial sostenible de las energías renovables y las estimaciones de Emisiones de CO2 relacionadas con el consumo de combustibles fósiles, todas ellas vistas en un marco dinámico. Permite explorar en detalle el sistema energético y sus implicaciones en el cambio climático. El planteamiento de políticas en el sector energético interactúa con la gobernanza, el cambio climático y el calentamiento son amenazas asociadas con el consumo de energía y las emisiones de CO2, los aspectos de políticas energéticas sostenibles generan un impacto en el consumo de energía y calidad ambiental. Los resultados de la simulación muestran un incremento en la demanda de energía para los tres escenarios, una mejora importante en la intensidad energética y disminución de las emisiones CO2 para los dos escenarios que toman en cuenta planes enfocados al cuidado medioambiental a nivel local, regional y mundial. vi Abstract Energy is a resource that drives economic activity in a country, to produce and consume, provide comfort and mobility, contribute to health and well-being, but the continued deterioration of natural resources could test the ability to meet needs of a population. The increase in energy demand and CO2 emissions related to economic growth is a challenge that requires in-depth analysis, and on the other hand, the planning of policies aimed at sustainable development. This research applies the analysis of scenarios to identify and analyze the causes that cause the change of CO2 emissions in Ecuador for a historical period from 2000 to 2016 and a projection until 2030. A model has been built using the System Dynamics based on a scenario approach that allows medium-term estimates of Energy Demand, Gross Domestic Product (GDP), Energy Intensity and CO2 Emissions in Ecuador. The model includes the patterns of substitution of fossil energy for alternative energies, estimates of economic development, energy demand under different socioeconomic scenarios, the sustainable potential of renewable energies and estimates of CO2 emissions related to fuel consumption. fossils, all seen in a dynamic frame. It allows to explore in detail the energy system and its implications for climate change. The policy approach in the energy sector interacts with governance, climate change and warming are threats associated with energy consumption and CO2 emissions, aspects of sustainable energy policies generate an impact on energy consumption and environmental quality. The simulation results show an increase in energy demand for the three scenarios, a significant improvement in energy intensity and a decrease in CO2 emissions for the two scenarios that take into account plans focused on environmental care at the local, regional and world levels. vii Índice General Agradecimientos .............................................................................................. i Prólogo ............................................................................................................iii Resumen ...........................................................................................................v Abstract ...........................................................................................................vi Índice General ................................................................................................vii Acrónimos .......................................................................................................ix Capítulo 1 .......................................................................................................11 Introducción y Justificación ....................................................................................................11 1.1 Introducción .................................................................................................................11 1.2 Objetivo de la tesis .......................................................................................................24 1.3 Distribución de la tesis .................................................................................................25 Capítulo 2 .......................................................................................................26 Metodología ...........................................................................................................................26 2.1 Metodología de la Investigación ...................................................................................26 2.2 Métodos de Investigación ............................................................................................27 Escaneo del medio ambiente .........................................................................................27 Escenarios ......................................................................................................................28 2.3 Dinámica de Sistemas ...................................................................................................31 2.4 Modelado y simulación ................................................................................................37 2.3 Estado del Arte .............................................................................................................38 Capítulo 3 .......................................................................................................49 Evolución de la energía en Ecuador........................................................................................49 Capítulo 4 .......................................................................................................58 The Trends of the Energy Intensity and CO2 Emissions Related to Final Energy Consumption in Ecuador: Scenarios of National and Worldwide Strategies ................................................58 Capítulo 5 .......................................................................................................59 The Role of Renewable Energies for the Sustainable Energy Governance and Environmental Policies for the Mitigation of Climate Change in Ecuador ......................................................59 Capítulo 6 .......................................................................................................60 Low-Carbon Energy Governance: Scenarios to Accelerate the Change in the Energy Matrix in Ecuador ..................................................................................................................................60 Capítulo 7 .......................................................................................................61 Conclusiones ..........................................................................................................................61 viii Bibliografía .....................................................................................................65 15 petróleo, el gas y el carbón. Todos estos puntos de vista pueden considerarse factores normativos relevantes que pueden guiar los supuestos cuando se diseñan modelos y escenarios de energía. Sin embargo, el cambio climático es quizás el problema más difícil que la humanidad se ve obligada a abordar y exige una acción urgente (Karjalainen, Käkönen, Luukkanen, & Vehmas, 2014) (Greenleaf, et al., 2009) (IRENA, 2019) (World Energy Council, 2019) (Overland, 2016). El análisis basado en modelos se usa con frecuencia para analizar tendencias futuras en el sistema energético y para explorar las implicaciones de las estrategias de mitigación a nivel global. Los modelos utilizados para evaluar los sistemas de energía tradicionalmente se centran en los sectores de suministro de energía e incluyen factores macroeconométricos (Fais, Sabio, & Strachan, 2016) (Edelenbosch, van Vuuren, Blok, Calvin, & Fujimori, 2020). De hecho, descarbonizar el suministro de energía al cambiar a tecnologías de suministro de energía bajas en carbono (fuentes de energía renovables, energía nuclear o aplicar carbono, captura y almacenamiento), puede ser una estrategia efectiva para mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero (Kriegler, et al., 2014) (Krey, Luderer, Clarke, & Kriegler, 2014), a pesar de las incertidumbres de los pronósticos tecnológicos, cada una de las fuentes de energía renovables tiene un potencial global máximo (de Castro, Mediavilla, Miguel, & Frechoso, 2013) Más de la mitad de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) relacionadas con la energía se producen directamente en los sectores de demanda energética, es decir, en los sectores de la construcción, el transporte y la industria (Intergovernmental Panel on Climate Change, 2014b). Para lograr objetivos climáticos, como los que apunta el acuerdo de París, se requiere reducir todas las emisiones del sistema de energía hacia cero antes de fin de siglo (Intergovernmental Panel on Climate Change, 2018b), por lo tanto, las emisiones producidas por la demanda de energía también deberán reducirse drásticamente (Luderer, et al., 2018). Las emisiones directas no proporcionan la representación completa de la importancia de estos sectores, ya que también impulsan indirectamente las emisiones del lado del suministro y la cantidad de energía primaria utilizada. Además, las políticas de demanda de energía pueden tener importantes beneficios colaterales, como mejorar la seguridad energética y reducir la contaminación ambiental. Los países en desarrollo deben tomar la iniciativa para trazar nuevas políticas energéticas por sí mismos; sin embargo, los países desarrollados deben estar preparados para brindar apoyo, reconociendo que tienen un interés vital en el resultado; sin embargo, los países en desarrollo también tienen algunas ventajas. Pueden aprender de la experiencia pasada, evitar algunos de los errores políticos del último medio siglo y tener la oportunidad de "dar un salto" directamente hacia tecnologías más limpias y eficientes Los gobiernos deben reconocer que se pueden lograr los 16 máximos beneficios mediante un enfoque que considere las interacciones de diferentes políticas que responda a las necesidades y limitaciones específicas de cada país. (Johansson, Patwardhan, Nakicenovic, & Gomez-Echeverri, 2012) (Rao, et al., 2016). Las políticas energéticas que afectan el lado de la demanda suelen cambiar los patrones de consumo de energía de los consumidores, sector comercial y sector residencial al reducir la cantidad de energía requerida para un nivel determinado de producción o servicio. Las políticas que resulten más precisas dependerán en gran medida de la rapidez con la que los países desarrollados y en desarrollo reconozcan y comiencen a actuar sobre su interés compartido en el logro de resultados positivos sobre cambio climático que solo pueden gestionarse trabajando juntos. Las economías de escala podrían explotarse a través de políticas que faciliten el desarrollo de industrias que puedan explotar comercialmente la introducción de productos y servicios innovadores, estándares de eficiencia, estándares de cartera de energías renovables, mercados de 'certificados verdes', etiquetado energético de productos producidos en masa. Se puede esperar que muchos elementos esenciales de una transición energética sostenible se combinen bien con otros objetivos de desarrollo críticos, como mejorar la salud pública, ampliar las oportunidades de empleo, fomentar las industrias nacionales, aumentar la dependencia de los recursos autóctonos y mejorar la balanza comercial de un país Con el rápido crecimiento económico observado en los últimos años, el nivel de desarrollo energético se ha vuelto cada vez más importante a escala global (Andrée, Chamorro, Spencer, Koomen, & Dogo, 2019) (Wang & Su, 2020) (Wang & Jiang, 2020). En las últimas décadas, la necesidad de incluir aspectos ambientales en el modelo macroeconómico ha atraído una atención académica cada vez mayor. Teniendo en cuenta que la mayoría de las emisiones de carbono se producen dentro del sector energético y en relación con su nexo con el crecimiento económico, tiene sentido centrarse en los modelos Energía – Economía - Medio ambiente (Nieto, Carpintero, Miguel, & de Blas, 2020). Los modelos de simulación se basan en un enfoque diferente. La principal contribución de los modelos de simulación es que describen las relaciones Energía – Economía - Medio Ambiente de una manera que permite examinar la propagación de perturbaciones en el sistema y evaluar los resultados de las diferentes políticas (Nieto, Carpintero, Miguel, & de Blas, 2020). (Capellán-Pérez Í. , Mediavilla, de Castro, & Miguel, 2014) (Capellán-Pérez I. , Mediavilla, de Castro, Carpintero, & Miguel, 2014) describen la relación entre la economía, el medio ambiente y la energía, centrándose en los límites biofísicos, el potencial de despliegue de energías renovables y no renovables, la eficiencia, las tecnologías alternativas y el cambio climático antropogénico. Una debilidad común en los modelos de simulación y optimización proviene de la falta de integración entre la economía y el sistema biofísico. El nexo economía y energía 17 no está bien desarrollado, suponiendo en el mejor de los casos una simple relación lineal positiva entre ellos, está matizada por las ganancias de eficiencia energética, pero su pendiente positiva normalmente permanece sin cambios. La mayoría de los modelos convencionales suponen un alto grado de sustituibilidad energética entre las tecnologías y los recursos energéticos, dejando implícitamente desatendida la disponibilidad de energía. Esto, junto con la débil integración entre la economía y el medio ambiente, lleva a estos modelos a producir vías de transición estables y graduales (Nieto, Carpintero, Miguel, & de Blas, 2020). Los modelos globales de energía-economía-ecología y más específicamente los de energía-economía-cambio climático, están en general orientados a la toma de decisiones políticas especialmente en materia de política energética y política medioambiental (de Castro, 2009). El camino que se abre para estudios y modelos que incorporen un pensamiento más holístico, dinámico y realimentado dentro del esquema economía – energía – cambio climático. Las emisiones de CO2 de los combustibles fósiles han resultado ser uno de los problemas más peligrosos y complejos que impulsan el debate sobre el cambio climático. La cuestión de aumentar la demanda de electricidad al mismo tiempo que reducir las emisiones de CO2 se ha vuelto importante en todo el mundo. Con el aumento del cambio climático global, las emisiones de CO2 se convertirán cada vez más en una limitación para el crecimiento económico (Lin & Raza, 2019). El consumo de energía y su eficiencia afectan todas las actividades económicas e industriales, mientras que la productividad energética y el consumo mejorado de energía son temas primordiales que afectan la economía de cualquier país (Mirzaei & Bekri, 2017). La emisión de dióxido de carbono está estrechamente relacionada con la estructura energética, el consumo y la eficiencia energética (Jinnan, y otros, 2004). El consumo de energía y el aumento de las emisiones de CO2 relacionadas con el crecimiento económico suponen un desafío para el desarrollo sostenible que requiere un análisis profundo y el desarrollo de políticas apropiadas. Muchos de los análisis de los futuros cambios en la economía de países o de regiones concretas se basan en predicciones cuantitativas para las cuales es complicado garantizar una precisión adecuada (Robalino López A. , 2014). Las actividades humanas han provocado el calentamiento global debido a la emisión de gases de efecto invernadero. Los principales gases de efecto invernadero son el dióxido de carbono, CO2, el metano, CH4 , los óxidos nitrosos, N2O, y los halocarburos 1 (Cárdenas Herrera, 2014). Los modelos de economía climática-energética son una herramienta fundamental para evaluar estrategias de mitigación y evaluar sus costos económicos. Estos modelos incluyen una representación de procesos 1 Grupo de gases que contienen flúor, cloro y bromo. 18 socioeconómicos, como el crecimiento económico y la dinámica del consumo y la inversión (Capellán-Pérez, et al., 2013). Para tener en cuenta el hecho de que el cambio climático es un desafío global y a largo plazo, se requieren modelos de economía climática - energética para representar a toda la economía mundial y realizar simulaciones a lo largo plazo. El modelo climático representa los vínculos y las retroalimentaciones entre el impacto de las actividades humanas en el clima, la atmósfera y los ecosistemas, que a su vez se ven afectados por la alteración de los ciclos naturales y la degradación de los servicios del ecosistema. Ecuador (oficialmente la República de Ecuador) tiene una superficie de 272,046 km2 que incluye las islas Galápagos que, según el Centro de Monitoreo de la Conservación del Ambiente, un organismo del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, Ecuador es uno de los 17 países que pueden ser considerados como "megadiversos” es decir tiene la biodiversidad más densa del planeta. La nueva Constitución ecuatoriana de 2008 es la primera en el mundo en reconocer los derechos jurídicamente exigibles de la naturaleza, o de un ecosistema derechos (Robalino López A. , 2014). Según el Instituto Nacional de Estadísticas y Censos (INEC) la población ecuatoriana alcanzó los 17.096.789 habitantes en el 2018 (El Comercio, 2018). La economía ecuatoriana está basada en un sistema productivo extractivista y la producción de los bienes primarios basados en la explotación del patrimonio natural (SENPLADES, 2009). Actualmente los ingresos del Ecuador dependen principalmente del petróleo, y por ende de las condiciones volátiles y especulativas del mercado internacional que rigen sus precios (Bettoga, 2013). El Ecuador de hoy, es un país netamente exportador de energías primarias, siendo el petróleo su principal rubro de exportación, el cual en el 2016 llego a representar para el país el 32,5% de los ingresos. Según el Banco Central del Ecuador en el año 2018, el PIB alcanzó un crecimiento anual de 1,4%, totalizando USD 108.398 millones en términos corrientes 2 y USD 71.933 millones en términos constantes 3 (Banco Central del Ecuador, 2019a), la producción de petróleo fue de 188,8 millones de barriles (Banco Central del Ecuador, 2019b). Las autoridades del frente económico estimaron para el año 2019 un precio de barril de petróleo de USD 50,05. Ecuador fue parte de la Organización de Países Exportadores de Petróleo (OPEP) hasta el 01 de enero de 2020 lo que le significó sacrificios en sus niveles de producción. El país al ser miembro de la (OPEP) se comprometió a bajar su producción de 548.000 barriles diarios a 522.000 barriles. Desde 1972, en vísperas de iniciar las exportaciones de crudo oriente, el sector petrolero asume importancia inusitada en la estructura 2 Se refiere a la valoración del PIB a precios de cada año. 3 Valoración del PIB a precios del año base = 2007. 19 económica del país citado en (Panchana, 2015), donde la matriz de energía primaria ha sido dominada por el petróleo. La brecha entre la producción de energía secundaria total y la demanda se ha ampliado, situación que ha sido resuelta mediante importación de derivados. Esas importaciones cubren la demanda sectorial de transporte, industria, residencial y generación de electricidad. Los recursos petroleros ya están en una fase de declive, incluso si la producción basada en la adición de nuevas reservas se expande, el horizonte para cruzar la línea entre el exportador neto de energía y el importador neto podría estar entre 25 y 30 años, razón por la cual es necesario llevar a cabo transformaciones económicas y estructurales en el campo energético del Ecuador. En el año 2007 el sistema energético nacional se encontraba en una situación compleja como consecuencia de las dificultades existentes para asegurar el abastecimiento energético, notorias ineficiencias en el consumo, explotación, transformación y producción de energía, y un importante grado de dependencia energética (con necesidad creciente de recurrir a importaciones de derivados de petróleo y electricidad para abastecer el mercado interno), a pesar de que el Ecuador era un exportador neto de energía (Ministerio Coordinador de Sectores Estratégicos, 2016b). La expansión de la capacidad de generación eléctrica en el Ecuador fue menor que la demanda, exponiendo al país a una posible escasez en condiciones climáticas adversas. Para satisfacer la demanda requiere la instalación de aproximadamente 250 MW de nueva capacidad de todos los años, que no está siendo tratado adecuadamente y por lo tanto el déficit tendría que ser cubierta por importaciones. Una complicación adicional es que la generación de la infraestructura de generación térmica está envejeciendo y tiene que ser reemplazado o modernizado, por ejemplo, algunos motores diésel son mayores de 25 años. Ecuador tiene un gran potencial para explotar recursos renovables como el agua, la biomasa, la energía fotovoltaica, la energía solar térmica, etc. La Ley de Eficiencia Energética, vigente desde el 19 de marzo del 2019, tiene por objeto promover el uso eficiente, racional y sostenible de la energía. El país tiene una sólida experiencia en el uso de recursos hidroeléctricos para la generación de electricidad, y el gobierno nacional ha asignado todos los recursos técnicos, equipos y capital para implementar tales proyectos (Observatorio de Energía Renovable para América Latina y el Caribe, 2011) (Peláez Samaniego, Garcia Perez, Cortez, Oscullo, & Olmedo, 2007). El uso de recursos hidroeléctricos para proporcionar energía de bajo costo es una política prioritaria para el gobierno, se están desarrollando varios proyectos con recursos financieros aportados directamente por el gobierno. El Ecuador ha enfrentado un proceso de transformación económica y social en los últimos años, dentro del cual el recurso energético juega un papel primordial, debido a su importancia como recurso esencial en todas las 20 actividades productivas, así como para satisfacer las necesidades básicas de la población (Ministerio del Ambiente, 2017). Se ha planificado e implementado una serie de programas y proyectos que apuntan al cambio de la matriz energética. La propuesta estatal tiene como estrategia principal en el sector eléctrico impulsar el desarrollo de grandes centrales hidroeléctricas, sobre todo en la vertiente amazónica. Así, el 86% de la expansión planificada para el período 2009-2020 será con base en fuentes hidroeléctricas (Consejo Nacional de Electricidad, 2013). De esta expansión, el 32% se centrará en una sola central hidroeléctrica, Coca Codo Sinclair (1500 MW). Sin embargo, esta planificación no cumpliría con la meta 4.3.3 del Plan Nacional para el Buen Vivir (PNBV) que consiste en alcanzar el 6% de fuentes de energía renovable diferentes de la hidroelectricidad en la matriz eléctrica (Castro, 2011). Por otra parte el Ecuador empieza a sentir el impacto del cambio climático y se hace necesario tomar acciones correctivas y diseñar una planificación energética que no comprometa el medio ambiente. El Gobierno de la República de Ecuador reconoce que el cambio climático es un desafío que puede afectar negativamente la seguridad, el desarrollo y el bienestar de la población (Ministerio del Ambiente, 2012). Las tendencias observadas de la temperatura en la región latinoamericana, presentadas en el Quinto Informe del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés), señalan un calentamiento de 0,7° C a 1° C desde la década de 1970, exceptuando la costa chilena, donde se observó un enfriamiento aproximado de -1 °C. Las proyecciones de clima futuro realizadas en el marco de la Tercera Comunicación Nacional (TCN), muestran que de mantenerse la tendencia actual de la temperatura, el cambio que podría esperarse en el Ecuador sería de aproximadamente un aumento de 2° C hasta fin de siglo; e, incluso, la Amazonía y Galápagos presentarían incrementos muy superiores. (Ministerio del Ambiente, 2017). Para el año 2017, Ecuador alcanzó un nivel relativamente bajo de CO2, emisiones 2,44 toneladas per cápita mientras Catar, el más grande del mundo emisor de CO2 per cápita emite 38,52 toneladas per cápita. Estados Unidos de América emite 15,56 toneladas per cápita. En la Unión Europea, Rusia produce 11,54 toneladas per cápita. Venezuela el mayor emisor de CO2 en América Latina, emite 5,57 toneladas per cápita (BP, 2018). Se espera que el desarrollo social y económico en los próximos años aumentará significativamente las emisiones de Ecuador. Varias organizaciones internacionales, en particular, el Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) advierte sobre la necesidad de estabilizar el CO2 y otros gases de efecto invernadero antropogénico con el fin de evitar una advertencia catastrófica del sistema climático durante este siglo (Intergovernmental Panel on Climate Change, 2018a). Para la estimación de gases de efecto invernadero o emisiones, el IPCC ha desarrollado varios métodos que utilizan datos del suministro de energía del país para calcular las 21 emisiones de CO2, principalmente de la quema de combustibles fósiles. Es un método sencillo que puede ser aplicado sobre la base de las estadísticas de suministro de energía disponible. Sin embargo, el problema surge cuando los datos no están disponibles o no está suficientemente desagregada para su uso con este método (Robalino López, García Ramos, Golpe, & Mena Nieto, 2014). Las mayores emisiones corresponden a las emisiones de CO2 por la combustión de combustibles fósiles en el transporte, sistemas de calefacción, aire acondicionado en edificaciones y procesos industriales, se producen emisiones por los cambios del uso del suelo y silvicultura, ya que con la deforestación se libera CO2, y se reduce la absroción del CO2 de las plantas. El CO2 se libera también como proceso natural, con la descomposición de la materia vegetal. Los sectores de mayor emisión de GEI son el sector de generación de electricidad y calor, el sector industrial y el sector de transporte (Cárdenas Herrera, 2014). En este contexto, Ecuador necesita reducir la vulnerabilidad de su economía al cambio climático, y al mismo tiempo, prepararlo para una senda baja en carbono que limite las futuras emisiones de gases GEI. Las posibles sinergias entre las acciones de adaptación y las acciones de mitigación del cambio climático son importantes para sostener un desarrollo sostenible de la economía. De acuerdo con el análisis de la Segunda Comunicación Nacional sobre Cambio Climático, entre los impactos más probables que se podrían verificar en el Ecuador se destacan: 1. La intensificación de eventos climáticos extremos, como los ocurridos a causa del fenómeno “Oscilación Sur El Niño”; 2. El incremento del nivel del mar; 3. El retroceso de los glaciares; 4. La disminución de la escorrentía anual; 5. El incremento de la transmisión de dengue y otras enfermedades tropicales; 6. La expansión de las poblaciones de especies invasoras en Galápagos y otros ecosistemas sensibles del Ecuador continental; 7. La extinción de especies. Los impactos sobre la población, infraestructura y producción podrían ser considerables (Ministerio del Ambiente, 2012). Estimaciones señalan que para el año 2025 el país perdería aproximadamente US$ 5,6 billones por efectos de eventos extremos meteorológicos generados por el cambio climático (Amat y León, Seminario, Cigarán, Bambarén, & Macera, 2008) citado por (Ministerio del Ambiente, 2012). La Constitución de la República del Ecuador (2008) contiene dos artículos específicos relacionados con la gestión sobre cambio climático en el país. El artículo 413 busca promover la eficiencia energética; el desarrollo y uso de prácticas y tecnologías ambientalmente limpias y sanas; las energías 22 renovables, diversificadas, de bajo impacto que no pongan en riesgo la soberanía alimentaria; el equilibrio ecológico de los ecosistemas; y el derecho al agua. El artículo 414 busca la adopción de medidas adecuadas y transversales para la mitigación del cambio climático mediante la limitación tanto de las emisiones de GEI, como de la deforestación y la contaminación atmosférica; adoptando además medidas para la conservación de los bosques y la vegetación; y para la protección de la población en riesgo (Asamblea Constituyente, 2008). La estrategia a largo plazo del Plan Nacional del Buen Vivir (PNBV) plantea cuatro fases. La primera fase es de transición en términos de acumulación, en la cual persiste la dependencia de los bienes primarios, pero profundiza la redistribución, impulsa al sector turístico, la inversión pública estratégica, la producción sistemática, el cambio en la matriz energética, la desagregación y transferencia de tecnología, y la formación y fortalecimiento de capacidades humanas. La segunda fase se fundamenta en el fortalecimiento de la industria nacional frente a la de base primaria, buscando consolidar un superávit, principalmente a través de la producción y consumo de energía limpia y bio-energía. La tercera fase consolida una estrategia de diversificación y sustitución de importaciones, además busca sustituir exportaciones por bienes con mayor valor agregado y no exclusivamente dependientes de procesos productivos; incluye también la inversión en ciencia y tecnología para la innovación productiva. Finalmente, la cuarta fase busca entre otros, el despegue de los bio-servicios y su aplicación tecnológica (SENPLADES, 2009) citado por (Ministerio del Ambiente, 2012). Por otra parte, la gestión ambiental desde el sector público está sustentada en el objetivo 4 del PVBV, el cual establece garantizar los derechos de la naturaleza y promover un ambiente sano y sustentable. La misma política cuenta con un acápite específico sobre cambio climático. La política 4.5 del PNBV determina fomentar la adaptación y mitigación a la variabilidad climática con énfasis en el proceso de cambio climático. Adicionalmente, se plantean ocho lineamientos que buscan: a) Generar programas de adaptación y respuesta al cambio climático que promuevan la coordinación interinstitucional y la socialización con actores clave, con particular atención a ecosistemas frágiles (páramos, manglares y humedales); b) Incorporar programas y planes de contingencia ante eventuales impactos que puedan afectar la infraestructura del país; c) Impulsar programas de adaptación enfatizando en la soberanía energética y alimentaria; d) Valorar el impacto del cambio climático sobre los bienes y servicios que proporcionan los ecosistemas; 23 e) Incorporar el cambio climático como variable a considerar en los proyectos y en la evaluación de impactos ambientales, considerando las oportunidades que ofrecen los nuevos esquemas de mitigación; f) Desarrollar actividades dirigidas a aumentar la concienciación y participación ciudadana en relación con el cambio climático y sus implicaciones en la vida de las personas; g) Elaborar modelos predictivos para identificar los efectos del cambio climático para todo el país, incluyendo un sistema de información estadístico y cartográfico; h) Incentivar el cumplimiento de los compromisos por parte de los países industrializados sobre transferencia de tecnología y recursos financieros como compensación a los efectos negativos del cambio de clima en los países no industrializados (Ministerio del Ambiente, 2012). Además, existen políticas del gubernamentales que tienen directa relación con cambio climático: diversificar la matriz energética nacional, desde la promoción de la eficiencia y una mayor participación de energías renovables sostenibles (Política 4.3); y reducir la vulnerabilidad social y ambiental ante los efectos producidos por procesos naturales y antrópicos generadores de riesgos (Política 4.6). Cada una de esas políticas cuenta con lineamientos específicos. En el caso de la Política 4.3 antes mencionada, los lineamientos incluyen: 1. Aplicar programas, e implementar tecnología e infraestructura orientadas al ahorro y a la eficiencia de las fuentes actuales y a la soberanía energética; 2. Aplicar esquemas tarifarios que fomenten la eficiencia energética en los diversos sectores de la economía; 3. Impulsar la generación de energía de fuentes renovables o alternativas con enfoque de sostenibilidad social y ambiental; 4. Promover investigaciones para el uso de energías alternativas renovables, incluyendo entre otras la mareomotriz y geotérmica bajo parámetros de sustentabilidad en su aprovechamiento; 5. Reducir gradualmente el uso de combustibles fósiles en vehículos, embarcaciones y generación termoeléctrica, y sustituir gradualmente vehículos convencionales por eléctricos en el Archipiélago de Galápagos; 6. Diversificar y usar tecnologías ambientalmente limpias y energías alternativas no contaminantes y de bajo impacto en la producción agropecuaria e industrial y de servicios (Ministerio del Ambiente, 2012). Ecuador requiere principalmente del compromiso político de incentivar y apoyar al desarrollo de proyectos hidroeléctricos, más aún con el apoyo extra que significa los mercados de carbono, que podrían traer un doble beneficio al 24 país. El país requiere aproximadamente entre 8.000 y 12.500 MW de capacidad instalada adicional en hidroelectricidad hasta el 2025 para cubrir con la demanda de energía y así disminuir la dependencia del consumo de combustibles en la generación, tomando en cuenta valores reales (dejando de lado inflación). 1.2 Objetivo de la tesis El objetivo general de la tesis se enfoca en el análisis de las variables más significativas que determinan la evolución del sistema energético de Ecuador, así como la interacción entre ellas. Estas variables, su relación y sus dinámicas temporales serán entendidas como un sistema complejo, cuyo modelado es el principal resultado de la tesis. El diseño de un modelo lo más apegado a la realidad servirá como base en la toma de decisiones políticas, económicas y ambientales encaminados en un desarrollo energético sostenible y la remediación de los ecosistemas en el Ecuador afectados por el impacto del cambio climático que en los últimos días ha registrado condiciones anómalas pasando del frío al calor en un mismo día, se han registrado temperaturas altas tanto en la costa como en la sierra en donde también se han registrado temperaturas de 0°C. Para contrarrestar los efectos del cambio climático el modelo diseñado permitirá plantear escenarios con posibles medidas encaminadas a la reducción de emisiones de carbono a través de una posible nueva matriz energética sustentada en energías renovables. El diseño de un modelo en dinámica de sistemas (DS) permitirá alcanzar el objetivo general de la tesis. Se van a analizar y comparar las variables, se describirá cada una de ellas, cómo y cuánto van a influir en un futuro en el sistema energético del Ecuador. Como es conocido la DS es un método que se extiende más allá del dominio convencional para solucionar problemas de ingeniería complejos a gran escala generando un impacto intelectual significativo en todo el mundo. La DS como método se ha aplicado con éxito en una amplia variedad de campos comerciales y socioeconómicos para comprender los problemas y obtener una idea de las diversas intervenciones de política, razón por la cual es una herramienta poderosa que puede aplicarse con éxito para resolver los problemas de cambio climático y políticas energéticas desde un marco dinámico para dar significado a las fuentes de información y los hechos que se han desarrollado en Ecuador. El modelo propuesto es una representación o reconstrucción del mundo real, el modelo de DS permitirá tener una mayor claridad en la toma de decisiones sobre las diversas proyecciones a mediano y largo plazo en el sector de la economía energética y sus impactos ambientales Existen muchos modelos de optimización disponibles que se ocupan del sector de la economía energética. Algunos de ellos se utilizan en diversas proyecciones a largo plazo realizadas en el ámbito internacional como por ejemplo: el Modelo de Análisis de Demanda Energética (MAED), PRIMES 31 2018b) (IRENA, 2018) (DVG.GL, 2018) (NASA, 2018) (BP, 2018) (International Energy Agency, 2018a) (International Energy Agency, 2018b) (IRENA, 2019) (BP, 2019) (International Energy Agency, 2019a) (International Energy Agency, 2019b) (International Energy Agency, 2019c) (United Nations Environment Programme, 2019) (International Energy Agency, 2020a) (International Energy Agency, 2020b). Figura 1. Diagrama de bloque del modelo 2.3 Dinámica de Sistemas La DS se entiende, en el sentido de Forrester (1968), como una metodología para entender el cambio, utilizando las ecuaciones en diferencias finitas o ecuaciones diferenciales. Para entender la Dinámica Sistemas es importante entender que es un sistema. Para Javier Aracil, un sistema se entiende como una unidad cuyos elementos interaccionan juntos, ya que continuamente se afectan unos a otros, de modo que operan hacia una meta común. Por otra parte, el término dinámica lo empleamos por oposición a estática, y queremos con él expresar el carácter cambiante de aquello que adjetivamos con ese término. (Aracil, 1995). La DS tiene su origen en la década de los años 30 cuando se desarrolló la teoría de los servomecanismos. En la década de los años 50, aprovechando los iniciales avances de la Informática, Jay Forrester desarrolla en el MIT (Massachusetts Institute of Technology) la Dinámica Industrial. La década siguiente, los años 60, es la década de traspaso desde el mundo de la industria al ámbito social, al final de la década aparecen los primeros resultados "Principles of Systems" (1968), "Urban Dynamics" (1969), "World Dynamics" (1971) para el Club de Roma, "Counterintuitive Behavior of Social Systems" (1971) y "The life Cycle of Economic Development" (1973). Cabe mención aparte el libro de D.L.Meadows "Dynamics of Growth in a finite World" (1972) (García, Sysware, 2004). Al hablar de la dinámica de un sistema nos referimos a que las distintas variables que podemos asociar a sus partes sufren cambios a lo largo del tiempo, como consecuencia de las interacciones que se producen entre ellas. Su comportamiento vendrá dado por el conjunto de las trayectorias de todas las variables, que suministra algo así como una narración de lo acaecido al sistema. Por otra parte, el término dinámico tiene una connotación no sólo de cambio, 32 sino de la fuerza, de la determinación, que lo engendra (Aracil, 1995). Aunque la denominación DS, en un sentido amplio, se refiere al comportamiento dinámico que pueden presentar los sistemas, en sentido restringido se emplea para denominar una metodología concreta, desarrollada por Jay W. Forrester, que utiliza el lenguaje que acabamos de presentar para el modelado y la simulación de determinados problemas complejos. La metodología sistémica pretende aportar instrumentos con los que estudiar aquellos problemas que resultan de las interacciones que se producen en el seno de un sistema, y no de disfunciones de las partes consideradas aisladamente. Para comprender su comportamiento necesitamos saber cómo se integran; cuáles son los mecanismos mediante los que se produce su coordinación. Necesitamos saber cómo se produce la síntesis de las partes en el sistema (Aracil, 1995). La DS fue concebida para resolver un problema concreto, originalmente el método se denominó dinámica industrial, por el tipo de aplicación (Gordillo & Aracil, 1997). Los trabajos pioneros se desarrollaron a finales de los años 50. Peros es a mediados de los 60 que se comienza a ver los primeros resultados fuera del campo industrial. Aparecen la dinámica urbana y la dinámica regional que desarrollan modelos o aplicaciones para la planificación de esto sectores, se involucran indicadores socioeconómicos. En la actualidad las aplicaciones de DS se han extendido desde sus orígenes en cuestiones empresariales y organizativas para abarcar cuestiones de salud, medioambientales, energéticas y climáticas, gestión de proyectos, algunos aspectos de las ciencias biológicas y fisiología humana, gobierno y políticas públicas. En los últimos años una aplicación interesante de la DS es el que analiza los recursos naturales, se tratan de definir estrategias para la utilización de recursos y energías renovables. La DS es radicalmente diferente a otras técnicas aplicadas a la construcción de modelos de sistemas socioeconómicos, como la econometría. Las técnicas econométricas, basadas en un enfoque conductista, emplean los datos empíricos, como base de los cálculos estadísticos para determinar el sentido y la correlación existente entre los diferentes factores. La evolución del modelo se realiza sobre la base de la evolución pasada de las variables denominadas independientes, y se aplica la estadística para determinar los parámetros del sistema de ecuaciones que las relacionan con otras denominas dependientes (Martín García, 2003). La dinámica del sistema ha demostrado ser muy adecuada cuando se trata de sistemas complejos con retroalimentación y horizontes a largo plazo (Dyson & Chang, 2005). Para probar su validez o utilidad, el modelo ha sido desafiado a reproducir datos históricos. Además, el modelo reproduce diferentes políticas que simulan futuros alternativos que se pueden esperar (Sterman J. D., 2000). Requiere construir los únicos "diagramas de bucle causal" o "stock”, y “diagrama de flujo" para formar un modelo de dinámica del sistema para las aplicaciones. Trabajos relevantes sobre cómo desarrollar modelos de dinámica 33 de sistemas se puede encontrar en la literatura (Forrester J. W., Industrial Dynamics, 1961) (Forrester J. W., 1968) (Forrester J. W., 1971) (Forrester & Senge, 1980) (Randers, 1980) (Richardson & Pugh, 1981) (Mohapatra, Mandal, & Bora, 1994) (Sterman J. D., 2000) (Tang & Vijay, 2001) (Sterman J. D., 2002) (Sterman, et al., 2012) (García, 2017). Hipótesis Dinámica La hipótesis dinámica en términos de diagrama de bucle causal y diagrama de flujo de existencias del sistema puede explicar la dinámica del problema. La hipótesis es provisional y está sujeta a revisión y rechazo, que depende únicamente del modo de comportamiento de referencia observado y simulado en un horizonte temporal (Sterman J. D., 2000). Es un modelo conceptual que generalmente consiste en un diagrama de bucle causal, un diagrama de flujo de existencias o su combinación. La hipótesis dinámica busca definir los circuitos críticos de retroalimentación que impulsan el comportamiento del sistema (Bala, Arshad, & Noh, 2017). Cuando se simula el modelo basado en el concepto de retroalimentación, la estructura endógena del modelo debe generar el comportamiento del modo de referencia del sistema y, por lo tanto, la estructura endógena provoca los cambios en el comportamiento dinámico del sistema (Sterman J. D., Business dynamics. Systems thinking and modeling for a complex world, 2000). Los siguientes aspectos deben abordarse en el desarrollo de hipótesis dinámicas: 1. Estructura de retroalimentación endógena. 2. Comportamiento del modelo de referencia observado y simulado. 3. Teoría para explicar el comportamiento del modo de referencia. La DS utiliza stocks y flujos para representar la evolución del sistema, por lo que es necesario identificar los stocks y flujos principales, y esquematizar las influencias existentes entre ellos mediante lo que se denomina un diagrama de Forrester, que pueden ser flechas directas de una variable a otra o bucles de realimentación, tanto con una relación positiva o negativa según el modelo a estudiar (García G., 2013). Diagrama de bucle causal El siguiente paso en el pensamiento de sistemas es buscar las relaciones entre las variables y los desarrollos de los circuitos de retroalimentación. Estas estructuras de retroalimentación se representan en forma de diagramas de bucles causales en la dinámica del sistema (Sterman J. D., 2000) y en forma de diagrama de bloques de la teoría de control en el análisis de sistemas (Manetsch & Park, 1982). La Figura 2 muestra el diagrama de bucle causal. 34 Figura 2. Ejemplo de diagrama causal Una influencia causal positiva, simbolizada por el “+”, significa que si la variable de influencia (que está en el origen de la flecha) aumenta entonces la variable influenciada (que está en la punta de la flecha) se incrementa. Una influencia causal negativa, simbolizada por el “-” significa que si la variable de influencia aumenta entonces la variable influenciada disminuye (García G., 2013). El diagrama de bucle causal representa la estructura de retroalimentación de los sistemas para capturar las hipótesis sobre las causas de la dinámica y los comentarios importantes. Se supone que la estructura de bucle causal que genera el comportamiento de referencia del sistema es la hipótesis dinámica. Los siguientes pasos se siguen en el desarrollo del diagrama de bucle causal: 1. Definir el problema y los objetivos. 2. Identificar los elementos más importantes de los sistemas. 3. Identificar los elementos secundarios importantes de los sistemas. 4. Identificar los elementos terciarios importantes de los sistemas. 5. Definir las relaciones causa-efecto. Diagrama de flujo – stock El diagrama de flujo - stock representa ecuaciones de diferencias finitas integrales que involucran las variables de la estructura del circuito de retroalimentación del sistema y simula el comportamiento dinámico del sistema. Pero las ecuaciones diferenciales se formulan en el análisis de sistemas basado en el diagrama de bloques de la teoría de control (Manetsch & Park, 1982). El diagrama de flujo de existencias o el sistema de las ecuaciones diferenciales que representan la estructura de retroalimentación de los sistemas captura las hipótesis sobre las causas de la dinámica y las retroalimentaciones importantes (Bala, Arshad, & Noh, 2017). La Figura 3 muestra el diagrama de flujo de existencias de un modelo de población simple. 35 Figura 3. Modelo de flujo – stock Validación de modelos, análisis de sensibilidad y análisis de políticas La validez y validación del modelo se ha reconocido desde hace mucho tiempo como uno de los principales problemas en el campo de la dinámica de sistemas (Barlas, 1996) (Forrester J. W., Principles of System, 1968) (Forrester & Senge, 1980). la validación de un modelo de dinámica de sistemas consta de dos componentes amplios: validación de la estructura y validación del comportamiento (Barlas & Korhan, 1999) (Lemke & Łatuszyńska, 2013). Las pruebas para generar confianza en el modelo de dinámica del sistema consisten en validación, análisis de sensibilidad y análisis de políticas de modelos de dinámica del sistema. Las dos nociones importantes de la construcción de confianza en los modelos de dinámica del sistema son las pruebas y la validación. La prueba significa la comparación de un modelo con la realidad empírica para aceptar o rechazar el modelo, y la validación significa el proceso de establecer confianza en la solidez y utilidad del modelo (Bala, Arshad, & Noh, 2017). Las pruebas para generar confianza en los modelos de dinámica del sistema pueden clasificarse en términos generales como: 1. Pruebas de estructura. 2. Pruebas de comportamiento. 3. Pruebas de implicación política. Aplicación del modelo de simulación Es necesario seguir un orden en el proceso de diseño de un modelo de simulación basado en DS, según (Martín García, 2018) se deben seguir ciertas etapas que se describen a continuación: a) Crear el diagrama causal. – Es un método sencillo de ordenar las ideas, con frecuencia confusas al inicio de cualquier estudio, es una etapa previa, permite pasar con facilidad los elementos y las relaciones del sistema al diagrama de flujos, permitiendo una comunicación clara y fluida. En esta fase se deben definir los siguientes puntos: i. Definir problema ii. Definir las influencias de primer orden iii. Definir las influencias de segundo orden iv. Definir las influencias de tercer orden v. Definir las relaciones vi. Identificar los bucles de realimentación vii. Depurar las influencias no relevantes viii. Idear posibles soluciones al problema 36 b) Creación de Diagrama de Flujos. – La creación del diagrama de flujos se hace directamente en el software de simulación. Está compuesto por: i. Caracterizar los elementos ii. Escribir las ecuaciones iii. Asignar Valores a los parámetros iv. Crear una primera versión del modelo v. Estabilizar el modelo vi. Identificar los elementos clave vii. Simular c) Obtener las conclusiones. – Elaborar las conclusiones una vez que hemos completado el proceso de simulación, deben ser concisas y muy claras, se puede acompañar de un diagrama causal. Para hacer el proceso de modelado más sencillo, y también ayudar a su visualización, se divide el modelo en subsistemas. En el programa cada subsistema será incluido en una ventana diferente donde estarán contenidas las variables correspondientes. De esta manera es más fácil identificar las diferentes estructuras y comportamientos, lo que facilita el proceso de modelado (García G., 2013). La DS no es una herramienta diseñada para predecir el futuro, sino más bien es una herramienta para comprender el presente, es decir, comprender las variables que interactúan y de qué manera pueden influir. El modelo de simulación reproduce el comportamiento del sistema debido a los valores de los parámetros y debido a la estructura diseñada (García G., 2013). La descripción general del enfoque de modelado de dinámica del sistema presentada en la Figura 4. 37 Figura 4 Descripción general del enfoque de modelado de dinámica del sistema (Martinez-Moyano & Richardson, 2013) 2.4 Modelado y simulación Los modelos de simulación se utilizan cada vez más para resolver problemas y ayudar en la toma de decisiones (Shreckengost, 1985) (Sargent, 2011). El modelo propuesto se divide en cuatro módulos principales: economía, demanda de energía, disponibilidad de energía y clima/emisiones. La descripción esquemática conceptual incluye las principales relaciones entre los diferentes módulos. Las principales características de cada módulo son: • Economía: se modela la economía, asumiendo un crecimiento impulsado por la demanda y la complementariedad del sector. Por lo tanto, la producción está determinada por la demanda final y la estructura económica, combinadas con restricciones del lado de la oferta, como la disponibilidad de energía. • Demanda de energía: la demanda de energía final por sector se estima a través de la proyección de la producción económica del sector y la demanda de energía final del sector, considerando las mejoras de eficiencia y los reemplazos de energía inter-finales impulsados por las políticas y la escasez física. • Disponibilidad de energía: este módulo incluye el potencial y la disponibilidad de las fuentes de energía renovables y no renovables, considerando las limitaciones biofísicas y temporales. En particular, la disponibilidad de recursos energéticos no renovables depende tanto de las limitaciones de stock como de flujo. En total, se consideran 5 fuentes de energía y tecnologías, y 9 energías finales (electricidad, sólidos, gases y líquidos), con un desglose tecnológico. El modelo de la disponibilidad de energía se basa principalmente en el modelo anterior de WoLiM. • Clima/emisiones: el modelo global calcula los niveles de emisiones de CO2 generadas por la cantidad final de energía utilizada en Ecuador. La evolución e integración del modelo en todos los módulos requiere, para cada paso de tiempo, que la demanda y el suministro de energía se equilibren dinámicamente. El sistema fue diseñado para establecer políticas energéticas y emisiones de CO2 en el Ecuador en 2030. También se consideran los recursos energéticos tradicionales del país. Se analiza el impacto del crecimiento económico sobre el consumo energético y las emisiones de CO2. El diagrama de flujo del sistema económico-energético-emisiones de carbono se muestra en la Figura 5. El consumo energético de cada uno de los sectores económicos genera emisiones de CO2. 38 Figura 5 Diagrama de influencia simplificado para el análisis input-output en el modelo de Ecuador 2.3 Estado del Arte Aproximadamente el 97% de la investigación climática revisada por pares concluye que los GEI de la quema de combustibles fósiles, la agricultura / actividades industriales y la deforestación (todas las actividades causadas por el hombre) son las principales causas del cambio climático antropogénico (Benestad, et al., 2016) (Andrée, Chamorro, Spencer, Koomen, & Dogo, 2019). El cambio climático como se explicó anteriormente es el responsable de inundaciones pronunciadas, la muerte de la vida silvestre, problemas respiratorios humanos, problemas de eliminación de desechos (que ya son un gran desastre y solo se harán más grandes), más lluvias, más huracanes dañinos y temperaturas más altas (Amoo & Fagbenle, 2020). La alta concentración de CO2 en la atmósfera aumentará si no se trata de una manera adecuada el problema de las emisiones de CO2. En 2019 se informó que la concentración media de CO2 en la atmósfera (414,7ppm) era un 45% superior a la obtenida entre 1980 y 1990 (Apadula, Cassardo, Ferrarese, Heltai, & Lanza, 2019) (Kelektsoglou, 2018). Las emisiones globales de CO2 debidas a las actividades humanas han aumentado en más del 400% desde 1950 (Maximillian, Brusseau, Glenn, & Matthias, 2019). Según el acuerdo de París de 2015, el aumento de la temperatura del interior de la Tierra debería mantenerse por debajo de los 2 °C en comparación con los niveles preindustriales, y el aumento de la temperatura de la Tierra debería limitarse a menos de 1,5 °C. Para alcanzar el objetivo establecido en el acuerdo de París requiere la captura y almacenamiento de al 39 menos 1 gigatonelada (Gt) de CO2 al año hasta 2030 (Rogelj, et al., 2016) (van Soest, et al., 2017) (Intergovernmental Panel on Climate Change, 2018b). La energía es uno de los temas más ampliamente discutido en la actualidad, es un insumo esencial en la producción de la mayoría de los bienes y servicios. El consumo y la eficiencia energética afectan a todas las actividades económicas e industriales, mientras que la productividad energética y la mejora del consumo energético son temas primordiales que impactan en la economía de cualquier país (Howarth, Galeotti, Lanza, & Dubey, 2017) (Mirzaei & Bekri, 2017). La energía sigue dependiendo principalmente de los combustibles fósiles, como el carbón, el petróleo y los productos del gas natural, que emiten CO2. Varias investigaciones evidencian que las emisiones de CO2 han contribuido más al cambio climático (Akpan & Akpan, 2012) (Lu & Wu, 2016). Las emisiones globales de CO2 relacionadas con la energía se estabilizaron en 2019 en alrededor de 33 gigatoneladas (Gt), luego de dos años de aumentos. Esto se debió al papel cada vez mayor de las fuentes renovables (principalmente eólica y solar fotovoltaica), el cambio de combustible del carbón al gas natural y una mayor producción de energía nuclear principalmente en las economías avanzadas (International Energy Agency, 2020a). La creciente preocupación de impactos negativos de la generación y el consumo de energía ha promovido un sin número de investigaciones enfocadas en estudiar la estructura energética, desarrollo de nuevas tecnologías bajas en carbono y la promulgación de políticas que promuevan la seguridad energética, la competitividad industrial y la protección del medio ambiente (Huaman & Jun, 2014). El sistema energético mundial debe cambiar radicalmente en las próximas décadas para hacer frente a los desafíos de doble presión que suponen el agotamiento de los combustibles fósiles y el cambio ambiental global (CapellánPérez I. , Mediavilla, de Castro, Carpintero, & Miguel, 2014) (Mohr, Wang, Ellem, Ward, & Giurco, 2015) (Intergovernmental Panel on Climate Change, 2018a) (International Energy Agency, 2019a). En la actualidad la literatura sobre trabajos afines con el estudio de la relación existente entre el consumo de energía, crecimiento económico y emisiones de CO2 es extensa. Numerosos estudios han examinado la relación causal entre el consumo de energía y varias variables independientes como el crecimiento económico, el desarrollo financiero, el empleo y la población. La energía es el salvavidas de una economía, el instrumento más vital del desarrollo socioeconómico y reconocido como uno de los productos estratégicos más importantes (Saidi & Hammami, 2015). La energía se considera un agente principal en la generación de riqueza y un factor significativo en el desarrollo económico de las naciones. El crecimiento económico si bien elevó los estándares de vida en la mayoría de los países, también fue responsable del aumento en las emisiones 40 de CO2 y la reducción de los recursos naturales. Los niveles de emisiones de CO2 están estrechamente relacionados con factores sociales, económicos e industriales (Mardani, Streimikiene, Cavallaro, Loganathan, & Khoshnoudi, 2019). La mayoría de los estudios previos han confirmado que el nexo entre el crecimiento económico y el uso de energía tienen un efecto significativo en las emisiones de CO2 (Mohapatra, Mandal, & Bora, 1994) (Xue, Geng, Muller, Lu, & Ren, 2012) (Zhang & Da, 2015) (Saidi & Hammami, 2015) (Wang, Li, Fang, & Zhou, 2016) (Chen P.-Y. a.-T.-S.-C., 2016) (Riti, Song, Shu, & Kamah, 2017) (Han, Du, Zhang, & Qian, 2018) (Sterpu, Soava, & Mehedintu, 2018) (Muhammad, 2019) (Silva Herran, Tachiiri, & Matsumoto, 2019) (Munir, Lean, & Smyth, 2020) (Chontanawat, 2020). La relación causal entre el consumo de energía, el medio ambiente y el crecimiento económico ha sido bien estudiada en la literatura sobre economía energética. Estos estudios se han centrado en diferentes países, períodos de tiempo, variables proxy y diferentes metodologías que han dado una visión general del campo de la modelización de la evaluación Integrada del cambio climático o de la economía energética-climática (Ang, 2007) (Soytas, Sari, & Ewing, 2007) (Ang, 2008) (Halicioglu, 2009) (Apergis & Payne, 2009) (Ozturk & Acaravci, 2010) (Pao & Tsai, 2010) (Bartleet & Gounder, 2010) (Li, et al., 2010) (Menyah & Wolde-Rufael, 2010) (Niu, Ding, Niu, Li, & Luo, 2011) (Pao, YU, & Yang, 2011) (Ma, Ju, Zhang, & Li, 2011) (Pao & Tsai, 2011) (Arouri, Youssef, M'henni, & Rault, 2012) (To, Wijeweera, & Charles, 2012) (Saboori & Sulaiman, 2013) (Ozturk & Acaravci, 2013) (Al-mulali, Lee, Mohammed, & Sheau-Ting, 2013) (Salahuddin & Gow, 2014) (Magazzino, 2014) (Mohapatra & Giri, 2015) (Nain, Ahmad, & Kamaiah, 2015) (Ara Begum, Sohag, Syed Abdullah, & Jaafar, 2015) (Saidi & Hammami, 2015) (Yu, et al., 2015) (Haseeb & Azam, 2015) (Kais & Ben Mbarek, 2015) (Wang, Li, Fang, & Zhou, 2016) (Esso & Keho, 2016) (Mirzaei & Bekri, 2017) (Roinioti & Koroneos, 2017) (Mirza & Kanwal, 2017) (Arango-Miranda, Hausler, Romero-Lopez, Glaus, & Ibarra-Zavaleta, 2018) (Mondal, Bryan, Ringler, Mekonnen, & Rosegrant, 2018) (Muhammad, 2019) (Andrée, Chamorro, Spencer, Koomen, & Dogo, 2019) (Wasti & Zaidi, 2020). Estos estudios evalúan el impacto del cambio climático en sistema humano y ecológico y las diferentes estrategias de adaptación, así como el nexo entre el crecimiento económico y la calidad ambiental relacionadas al uso de energía y emisiones de CO2 en busca de un desarrollo sostenible. Las investigaciones revelan la relación de equilibrio a largo plazo entre las emisiones, el uso de energía y la producción real lo que concluye que tanto el crecimiento económico como las políticas de conservación o sustitución de energía pueden reducir las emisiones y no tener un impacto negativo en el desarrollo económico. La necesidad de comprender y predecir el funcionamiento y el rendimiento de los componentes individuales del sistema energético o el comportamiento general del sistema motivaron el desarrollo de modelos con diferentes 47 (Castro Verdezoto & Vidoza, 2019) elaboraron un modelo de pronóstico para el sector energético de Ecuador, utilizando el modelo LEAP, este estudio tiene como objetivo analizar el comportamiento de la matriz energética dependiendo del pronóstico de energía y los escenarios de política de eficiencia, aplicando un análisis de abajo hacia arriba y considerando la última política / planificación de infraestructura antecedentes en Ecuador. (Bravo, y otros, 2016) realizaron un estudio sobre la prospectiva energética para Ecuador (2013-2040), cuyo objetivo fue evaluar las consecuencias sobre la evolución de la demanda y la oferta de energía de dos escenarios socioeconómicos de crecimientos moderado y alto. Se aplicaron la metodología de escenarios y el modelo LEAP, como resultados se obtuvieron que el consumo final de energía crecerá entre 2013 y 2040 a una tasa promedio de 2,2% a.a. en el escenario tendencial, mientras que en el escenario alternativo lo hará al 3,4% a.a. La simulación de 11 medidas/acciones a nivel de la demanda permitió observar importantes reducciones del consumo alcanzando el 6.5% en el año 2040 del escenario tendencial, y el 13% al mismo año en el alternativo. (INER, 2016b) consideró la utilización del modelo LEAP para el análisis de la prospectiva energética del Ecuador. Dentro de este análisis prospectivo, se ha contemplado la formulación de dos tipos de escenarios: socioeconómico y energético, que determinan la demanda o requerimiento de energía. El modelo desarrollado genera información integral del sector energético, las principales interacciones de las cadenas energéticas y su vinculación con las variables conducentes (drivers) como: socioeconómicos, medioambiente y tendencias de comportamiento futuro. Esta información representa un insumo científico - técnico para analizar el comportamiento de la demanda y la oferta, bajo distintos contextos y condiciones. El modelo propuesto en esta investigación se basa en una estructura que parte de la selección de un marco de escenarios concebidos en un conjunto de supuestos y políticas socioeconómicas que se integran de manera coherente. La demanda de energía se desagrega por sectores (transporte, industria, residencial, comercial, servicios y administración pública, agricultura, pesca y minería; y, construcción y otros) y ésta demanda por sectores se desagrega por tipo de energía (petróleo, gas natural, energía hidroeléctrica, productos de caña y otros productos primarios. Las fuentes de energía finales son: electricidad, GLP, gasolina, kerosene y jet fuel, diesel, fuel oil, gases, crudo reducido y no energéticos. Las energías renovables no convencionales incluyen: solar fotovoltaica, eólica, biomasa, biogás y biocombustibles). Mediante la demanda final de energía por tipo de recurso, se calculan los niveles de emisiones de CO2 hasta el 2030. Al ejecutar el modelo y aplicar los diferentes escenarios se observa cómo va variando la prospectiva energética del 48 Ecuador. Las políticas planteadas permiten explorar diferentes escenarios de transición energética de un sistema basado en energías de origen fósil a uno de energías renovables en el mediano plazo, mejorar la eficiencia energética sectorial, promoción de sistemas de transporte sostenible, industria renovable, sustitución de combustibles (Figura 5). 49 Capítulo 3 Evolución de la energía en Ecuador Como ha sucedido a nivel mundial, el Ecuador ha tenido una evolución en la manera de producción de energía, en sus métodos de transformación y en los estilos de consumo de los sectores económicos. Es así como a partir de 1972, en vísperas de iniciar las exportaciones de crudo oriente, la producción petrolera asume un rol protagónico en la estructura económica del país (EP Petroecuador, 2013). Al analizar la producción de energía por fuentes primarias durante los últimos 14 años, podemos darnos cuenta de la importancia que juega el petróleo en la sociedad ecuatoriana, no solo para abastecer la demanda interna (carga a refinerías y generación eléctrica), sino también por la renta derivada de las exportaciones que forman parte de los recursos fiscales con los que cuenta el Gobierno (Ministerio Coordinador de Sectores Estratégicos, 2015). Históricamente, las energías renovables convencionales, como la biomasa (leña y bagazo) y la hidroenergía, así como las energías renovables no convencionales (fotovoltaica y eólica), han tenido una mínima participación en la matriz de energía primaria, tendencia que se verá influenciada positivamente en los próximos años por la entrada de las nuevas centrales hidroeléctricas principalmente (Ministerio Coordinador de Sectores Estratégicos, 2015). A continuación, se presentan resultados del comportamiento energético del país en el año 2016 y un análisis comparativo con los años 2007 y 2015. Tabla 1. Resumen producción y consumo de energía en Ecuador (Ministerio de Electricidad y Energía Renovable, 2018) Energía Primaria Unidades 2007 2015 2016 Producción Total de Energía kBEP 208488 225021 229462 Producción Total de Petróleo kBEP 186938 198527 201012 Exportación Total de Petróleo KBEP 117821 146620 139046 Producción Total de Gas Natural (1) KBEP 8875 10029 10488 Producción de hidroenergía kBEP 7000 10143 12263 Producción de leña kBEP 2532 1865 1824 Producción de productos de caña kBEP 3143 4374 3750 Producción de otras energías renovables kBEP 1 84 125 Carga total a centros de Transformación kBEP 84652 83609 94409 Carga a Refinería kBEP 59424 48578 59223 Energía Secundaria Unidades 2007 2015 2016 Producción Total de Energía kBEP 69235 64841 76284 Producción de Electricidad kBEP 10742 16079 16924 GWh 17337 25950 27314 Potencia efectiva Nacional MW 4142 5557 7607 Producción de Diésel oil kBEP 12594 10812 14112 miles gal 528147 453406 591823 Importación de Diésel oil kBEP 11862 23720 18078 miles gal 497469 994749 758154 Producción de Gasolinas y Naftas kBEP 9486 7586 12193 50 miles gal 445929 356636 573216 Importación de Gasolinas y Naftas kBEP 6955 17389 14310 miles gal 326955 817496 672724 Producción de GLP kBEP 1214 1146 2055 miles kg 159076 150210 269279 Importación de GLP kBEP 6500 7247 6625 miles kg 851874 949799 868316 Consumo de Energía (2) Unidades 2007 2015 2016 Consumo Total de Energía kBEP 64535 90569 86645 Consumo energético sector transporte kBEP 29314 43477 44284 Consumo energético sector industrial kBEP 11567 17880 14286 Consumo energético sector residencial kBEP 9696 12123 12083 Consumo de Electricidad kBEP 8803 14212 14555 GWh 14208 22937 23492 Consumo de Diésel oil kBEP 19523 28457 26679 miles gal 818735 1193399 1118858 Consumo de Gasolinas y Naftas kBEP 15084 25206 25803 miles gal 709137 1184976 1213032 Consumo de GLP kBEP 7298 8156 8408 miles kg 956473 1068953 1102022 Consumo de kerosene kBEP 2709 2750 2563 miles gal 118739 120542 112340 Consumo de Fuel oíl kBEP 6659 5582 3171 miles gal 271435 227531 129247 (1) Al 2015, la producción de gas natural asociado representa el 70% de la producción total de gas. (2) No incluye consumo propio. Al 2016, la oferta total de energía primaria del país alcanzó 229,4 miles de kBEP, de los cuales el 61% fue con fines de exportación. La energía fósil representó el 92,2% (petróleo 87,6% y gas natural 4,6%) y el 7,8% a la energía renovable (hidroenergía con el 5,3%, leña 0,8%, productos de caña y otras con el 1,7%). Petróleo 201012 kBEP 88% Gas Natural 10488 kBEP 4% Hidroenergía 12263 kBEP 5% Productos de Caña 3874 kBEP 2% Leña 1824 kBEP 1% Renovables 17961 kBEP 8% Producción de energía primaria (kBEP ) –año 2016 Petróleo Gas Natural Hidroenergía Productos de Caña Leña 51 Figura 6. Producción de energía en Ecuador año 2016 (Ministerio de Electricidad y Energía Renovable, 2018) Según el balance energético 2017 publicado por el Ministerio de Electricidad y Energía Renovable en el año 2016, como se muestra en la figura 6 se registró un consumo de energía de 90,7 miles de KBEP, de los cuales 86,6 miles de KBEP correspondió al consumo energético a nivel de usuarios finales, representando el 95,52%, y 4,1 miles de KBEP al consumo propio con el 4,48%. Los combustibles fósiles representan el 77,65% del consumo total por energético. Del total de energía el uso del diésel oíl corresponde al 31%, la gasolina el 29% y la electricidad el 16%. Figura 7. Demanda de energía en Ecuador año 2016 (Ministerio de Electricidad y Energía Renovable, 2018) En el proceso de planificación, es necesario recopilar información vinculada a las actividades involucradas en el sistema de análisis. En el caso de un sistema energético, los datos obtenidos en sus inicios son la base para la generación de información representativa que refleje la situación actual del sistema y permita realizar un diagnóstico de este, para proyectar su evolución. Se debe hacer hincapié que con esta tesis no se intenta predecir el futuro en materia energética para el Ecuador, sino más bien ser una herramienta de Diésel Oil 27678 kBEP 31% Gasolinas 25946 kBEP 29% Electricidad 14838 kBEP 16% Gas Licuado 8539kBEP 9% Fuel Oil 4615 KBEP 5% Kerosene/Jet Fuel 2581 kBEP 3% Leña 1824 kBEP 2% No energético 1725 kBEP 2% Productos de Caña 1594 kBEP 2% Petróleo 740 kBEP 1% Gas Natural 342 kBEP 0% Otros 291 kBEP 0% Consumo Energético (kBEP) año 2016 52 ayuda que permite analizar varios escenarios que pretenden dar una imagen más clara de lo que pasaría si no se toman cambios en el actual modelo. La estructura de la matriz ha variado, pero en general, las tres fuentes dominantes de energía en el país son: petróleo, hidroelectricidad y biomasa. La modernización del país se ha manifestado en la estructura de su matriz energética. Mientras en 1970, el 44% de la matriz se basaba en el consumo tradicional de biomasa (carbón vegetal y leña, principalmente), en 2008 apenas el 6%. La energía que más ha incrementado su parte en la matriz es el petróleo, del 50% en 1970 al 81% en 2008. La hidroelectricidad también incrementó su participación, pero en mucho menor intensidad, del 1% en 1970 al 10% en 2008 (Castro, 2011). La producción de crudo llegó a su máximo histórico hasta la fecha en el año 2014, con una producción anual de 203 millones de barriles, y ha mantenido un promedio de 189 millones de barriles en el período comprendido entre 2007 y 2018. La participación de la energía proveniente de fuentes renovables ha sido menor, sin embargo, la producción de este tipo de energía ha mostrado un crecimiento del 33% entre 2008 y 2018, teniendo como componente principal a la hidroenergía (Ministerio de Electricidad y Energía Renovable, 2018) (Ministerio de Electricidad y Energía Renovable, 2020). La evolución de la demanda energética en comparación con la producción de energía primaria ha sido lo que implica que Ecuador es un exportador neto de energía. A pesar de ello, el país requiere de la importación de derivados de petróleo para el abastecimiento de la demanda energética sectorial. La producción de energía primaria en 2018 fue de 216 millones de BEP. Del total producido, 87,5% estuvo representado por petróleo, 4,7% por gas natural, y 7,8% por energía de origen renovable (hidroenergía, leña, productos de caña, energía eólica, fotovoltaica y biogás) (Ministerio de Electricidad y Energía Renovable, 2018). En la tabla 2 se muestra la producción de energía primaria en Ecuador alcanzó en el año 2016 los 229461,76 KBEP como, siendo casi un 37,38% mayor que la producción del año 2000. En la actualidad el petróleo constituye el 87,6%, de total de la energía primaria producida en Ecuador, mientras que las otras primarias producen un porcentaje mucho menor, la hidroenergía 5,3% y el gas natural 4,6%. Tabla 2. Evolución de la producción de energía Primaria (KBEP) 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 Petróleo 150625,4 147338,0 187577,6 196244,0 181603,3 177713,0 184598,0 203456,0 201012,0 Gas Natural 6321,2 5970,3 8518,2 9539,0 8519,0 8394,0 9214,0 11455,0 10488,0 Hidroenergía 4715,9 4662,0 5744,1 5522,0 8747,0 6689,0 9478,0 8874,0 12263,0 Leña 3031,9 2830,5 2707,2 2574,0 2441,0 2234,0 2095,0 2019,0 1824,0 Productos de Caña 2338,6 2038,4 2962,3 2932,0 2842,0 2939,0 3507,0 3722,0 3750,0 Otras Primarias 0,0 1,7 2,1 1,7 59,6 124,8 Total Primarias 167032,9 162839,2 207509,4 216811,0 204154,0 197971,1 208893,7 229585,6 229461,8 53 Comparando con el año 2000, la producción de petróleo tuvo un incremento del 33,45%, el gas natural tuvo un incremento del 65,92%, la hidroenergía muestra un aumento del 160% en su producción, la energía producto de los productos de caña aumentaron un 60,36%, mientras que disminuyó un 39,84% la producción de energía de la leña, finalmente se evidencia un crecimiento de energías primarias no tradicionales mismas que serán analizadas más a detalle. Figura 8. Evolución de la producción de energía primaria Si bien la producción de energía secundaria en el año 2016 respecto al año 2000 incrementó un 9% como se puede observar en la tabla 3; el incremento respecto al 2015 fue de un 15,72%. El Fuel Oíl se mantiene como el combustible de mayor producción, pero en relación con el año 2000 disminuyó su producción un 25,64%. El Diesel Oíl y el Gas Licuado han mantenido su producción en este período, la disminución de producción del primero llegó al 0,65%, mientras que el segundo creció un 0,55%. Las gasolinas crecieron un 5,64% al 2016 en su producción y finalmente, la electricidad creció 157,38%, en el año 2000 se produjeron 6.575,5 KBEP y en el año 2016 la producción alcanzó los 16.924 KBEP, lo que es importante si se busca una transición a una matriz energética más sostenible. Tabla 3. Evolución de la producción de energía secundaria (KBEP) 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 Electricidad 6575,5 7365,5 7797,6 9365,8 11529,8 12088,3 14156,4 15061,0 16924,0 Gas Licuado 2043,8 1603,1 1749,2 1677,4 1603,2 1566,0 2032,5 1508,0 2055,0 Gasolinas 11542,2 9855,7 10885,2 11110,4 10806,2 8916,1 10872,9 8686,0 12193,0 0,00 40000,00 80000,00 120000,00 160000,00 200000,00 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Evolución producción energía primaria (kBEP) Petróleo Gas Natural Hidroenergía Leña Productos de Caña Otras Primarias 54 Kerosene/Jet Fuel 1891,8 1744,2 2142,0 2586,7 2726,2 2611,4 2686,3 2662,0 2593,0 Diésel Oíl 14204,6 13829,3 14108,1 13610,0 13546,6 12225,8 13212,2 10981,0 14112,0 Fuel Oíl 26869,6 24212,4 23437,2 21829,7 23098,7 19202,1 20750,4 16762,0 19980,0 Gases 283,4 309,1 387,4 368,0 354,9 413,0 451,4 492,0 291,0 Otras secundarias 5860,8 6053,3 6294,4 6627,9 7285,8 6662,5 6909,6 7023,0 6412,0 No energético 722,4 1010,1 1293,8 1261,7 1770,3 2492,9 2824,6 2746,0 1725,0 Total Secundarias 69994,1 65982,8 68094,9 68437,5 72721,7 66178,2 73896,4 65921,0 76285,0 En la figura 9, podemos observar a evolución de cada uno de los tipos de energía secundaria en el período 2000 – 2016, como se mencionó entre los principales aspectos se puede observar el crecimiento de la producción de electricidad esto principalmente se debe a la puesta en marcha de los nuevos proyectos de hidroenergía, si bien en el Ecuador tradicionalmente no se ha impulsado la producción de energías no tradicionales, las energías solar y eólica tienen ya una participación, existen proyectos sobre el aceite de piñón y el uso de residuos sólidos urbanos. Si se busca una matriz energética más sostenible se debe dar un mayor impulso a energías renovables. Figura 9. Evolución de la producción de energía secundaria Las fuentes de energía consumidas en los diferentes sectores de actividad incluyen principalmente: • Energía primaria: petróleo, gas natural, leña y productos de caña 0,00 20000,00 40000,00 60000,00 80000,00 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Evolución de Producción Energía Secundaria (KBEP) Electricidad Gas Licuado Gasolinas Kerosene/Jet Fuel Diésel Oil Fuel Oil Gases Otras secundarias No energético 55 • Energía secundaria: electricidad, gas licuado de petróleo, gasolinas, kerosene/jet fuel, diésel oíl, fuel oíl, entre otros (Ministerio de Electricidad y Energía Renovable, 2018). En la tabla 4 se muestra la evolución del consumo energético en el período de estudio 2000 - 2016. El consumo de energía en el año 2016 alcanzó los 90713 KBEP esto es un incremento del 31,68% en comparación al año 2007. Tabla 4. Evolución consumo por fuente (KBEP) 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 Petróleo 780 734 616 695 695 716 735 776 740 Gas Natural nd nd nd nd 13 15 168 289 342 Leña 3032 2830 2707 2570 2441 2234 2095 2019 1824 Productos de Caña 2339 2038 2032 869 1121 1742 2003 1767 1594 Electricidad 4897 5594 7077 8739 9555 10699 12306 13823 14838 Gas Licuado 5025 5483 6493 7268 7689 7738 7971 8592 8539 Gasolinas 10662 11551 12210 13939 15663 19027 22171 25130 25946 Kerosene/Jet Fuel 1162 1788 2083 2440 2793 2687 2688 2892 2581 Diésel Oíl 14679 15631 18620 21408 21759 24268 27098 31908 27678 Fuel Oíl 6499 7276 9112 8200 8621 8037 7793 8130 4615 Otros nd nd 387 368 355 413 451 545 291 No energéticos 963 1230 1294 1262 1823 2568 2909 2682 1725 Total 50038 54155 62632 67758 72528 80144 88388 98553 90713 El diésel oíl y las gasolinas son los tipos de energía más consumidos en el Ecuador. En el período de estudio, las gasolinas incrementaron un 143,35% su consumo, el kerosene/Jet Fuel alcanzó un incremento del 122,14%, por otra parte, el diésel oíl tuvo un incremento de 88,55%. La electricidad es el tipo de fuente que tuvo el mayor crecimiento triplicando su consumo de 4897 KBEP en el 2000, en el año 2016 se dio un consumo de 14838 KBEP, factor importante en el cambio de hábitos de consumo en lo referente a tipo de energías. En la tabla 5 se describe la evolución del consumo energético de cada uno de los sectores socioeconómicos del país (transporte, industria, residencial, comercial y servicios públicos, agro, pesca y minería; otros). Tabla 5. Evolución consumo energético por sector (KBEP) 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 Transporte 25069,27 27150,86 30384,94 29253,20 29313,17 34735,20 37576,20 42617,32 44284,00 Industria 11477,14 11760,68 12061,88 12197,56 12880,52 15311,00 17449,26 18673,00 14286,00 56 Residencial 9235,37 9737,50 10594,56 9421,02 9978,86 10601,75 11166,99 11925,80 12083,00 Comercia, Ser. Púb. 2881,26 3177,33 3189,00 3874,00 4092,00 4330,00 5148,00 5690,00 5705,00 Agro, Pesca, Miner. 245,75 251,73 287,59 561,09 770,32 924,00 1121,00 1160,00 900,00 Otros 7896,14 8596,61 9297,08 8830,00 11038,00 9786,00 11365,00 13864,00 9387,00 Consumo Total 56804,91 60674,72 65815,05 64136,86 68072,88 75687,94 83826,45 93930,12 86645,00 No se considera el consumo propio En la figura 10 se muestra un incremento del 52,32% en el consumo energético total de los diferentes sectores socioeconómicos del Ecuador con respecto al año 2000, el consumo total al 2016 fue 86645 KBEP. El sector agrícola, pesca y minería es el sector que más ha crecido en consumo, en el año 2000 se consumieron 245,75 KBEP mientras que en el 2016 se alcanzaron los 900 KBEP, esto se debe principalmente al impulso que se ha dado a este sector como parte de la transformación de la matriz productiva. El sector comercial y servicios públicos ha tenido un crecimiento del 98%, se han mejorado los servicios básicos a nivel nacional, la cobertura de servicio eléctrico y el alumbrado público ha mejorado estos son los factores del crecimiento en el consumo de este sector. El sector del transporte consume al 2016 44284 KBEP un 76,65% más que el año 2000, el crecimiento del parque automotor, el crecimiento poblacional y el desplazamiento de las personas a nuevas áreas son algunas de las causas de este incremento. Los sectores residencia e industrial han tenido un incremento más moderado, 30,83% el primero y 24,47% el segundo, en estos sectores se han desarrollado proyectos de eficiencia energética lo que puede contribuir a que el incremento no haya sido tan alto como en los otros. 0,00 20000,00 40000,00 60000,00 80000,00 100000,00 Consumo energético por sector (KBEP) Transporte Industria Residencial Comercia, Ser. Púb. Agro, Pesca, Miner. Otros 63 La matriz energética del Ecuador tradicionalmente se ha caracterizado por una mayor participación de energía de origen fósil concretamente el petróleo y por la mínima participación de energías renovables, sin embargo, la producción de este tipo de energías en los últimos años ha mostrado un crecimiento, principalmente la hidroenergía ha crecido un 108% entre el 2000 y el 2016. Los dos escenarios que contemplan políticas nacionales, regionales o mundiales muestran un incremento importante en la demanda de energía 100% y 50%, razón por la cual es importante plantear políticas que promuevan el uso de energías renovables y se promueva el cambio de matriz energética, a una matriz más sostenible y que considere el cuidado medioambiental como uno de los ejes principales. Uno de los sectores que mayor atención demanda es el sector del transporte, desde el punto de vista energético es el más ineficiente, la intensidad energética en el año 2016 fue de 9,0 BEP/miles (USD 2007). El 98% de energía consumida de este sector en el año 2016 es de origen fósil, razón por la cual es el sector que más emisiones de CO2 produce. Los escenarios propuestos plantean la urgencia en tomar medidas correctivas en este sector para reducir las emisiones de CO2 a mediano plazo. Se debe impulsar el uso de energías renovables a través de nuevos sistemas de transporte que utilicen electricidad aprovechando el gran potencial eléctrico que dispone Ecuador. Es importante impulsar los programas sobre biocombustibles y el impulso al uso de vehículos eléctricos. La prospectiva energética es parte fundamental de la estrategia en la gobernanza energética. Los escenarios simulados muestran la necesidad de plantear un cambio de matriz energética, que si bien se ha dado en los últimos años debe impulsarse con mayor fuerza con la finalidad de alcanzar el objetivo de mitigación del cambio climático. Los proyectos de generación de energía que más repercusión tendrán serán las hidroeléctricas, pero falta mucho más por hacer y se requieren más investigaciones de factibilidad de proyectos de otro tipo de energías renovables como es el caso de la energía eólica, energía solar, biocombustibles entre otras. La volatilidad del precio del petróleo es un factor importante para tomar en cuenta para el crecimiento económico del Ecuador y debe considerarse como un tema a tratar en una gobernanza energética sostenible. Mantener las políticas que se han implementado e incorporar otras le permitirá al Ecuador mantener un desarrollo económico progresivo, que en la actualidad apunta a invertir en nuevas tecnologías y en proyectos enfocados al uso de energías limpias y al cuidado del medio ambiente. El cambio de matriz energética y nuevas políticas energéticas enfocadas en el cambio climático debe ir de la mano, proyectando una imagen más alentadora para el futuro de las emisiones de CO2 en Ecuador. 64 Para los próximos años, las políticas energéticas del Ecuador deben considerar una recuperación económica importante, de lo investigado un mayor crecimiento económico permitirá una mayor inversión en innovación y desarrollo tecnológico en el sector energético, lo que generaría un impacto positivo para alcanzar las tan anhelas metas de cuidado medioambiental y la lucha contra el cambio climático. Las publicaciones de los artículos científicos en medios de impacto y que forman parte de la presente tesis doctoral, sustentan la importancia del tema investigado y permiten alcanzar el objetivo del mismo, convirtiendo el documento en una herramienta de apoyo en la posible toma de decisiones a mediano plazo en el campo de la economía energética del Ecuador. 65 Bibliografía Akhmetov, A. 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