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Metodologías para calcular el coeficiente de emisión adecuado para determinar reducciones de gases efecto invernadero (GEI) atribuibles a proyectos de eficiencia energética y energías renovables

 

Oscar Vázquez Martínez*
y Beatriz Del Valle Cárdenas**

 

ANTECEDENTES

 

Existe un creciente interés en el medio por conocer las bases para calcular los beneficios (mitigación de gases) que aporta la realización de los proyectos de eficiencia energética y de energías renovables (EE/ER), con los que se logra mitigar los GEI. Este interés se debe a un fuerte desarrollo internacional de acciones y estructuras para fomentar y registrar este tipo de proyectos. Además existen especulaciones que tienden a considerar valores altos en los precios de la tonelada de CO2 evitada en un futuro mercado de emisiones, lo que significa que la rentabilidad de un proyecto podría mejorarse a partir del tipo de bonos o incentivos económicos derivados de la venta de las reducciones de GEI. Son precisamente estas cuestiones financieras las que vuelven imprescindible sentar las bases para evaluar las emisiones evitadas. La metodología (o el conjunto de metodologías) de evaluación enfrenta el reto de cumplir con los siguientes requerimientos: debe ser tan sencilla y transparente que brinde confianza a los usuarios; debe ser tan completa como para considerar la diversidad existente entre los proyectos de EE/ER y debe, además, ser un reflejo fiel de la realidad del Sistema Eléctrico Nacional y de los acuerdos internacionales sobre el tema.

De hecho, la experiencia obtenida en los últimos años, durante los cuales algunas instituciones nacionales adoptaron diferentes métodos para cuantificar la reducción de los GEI, puso en evidencia situaciones de gran relevancia: por un lado se lograba satisfacer las necesidades particulares de estas instituciones, pero, por el otro, la evaluación de un mismo proyecto con diferentes métodos arrojaba diferencias lo suficientemente significativas como para empezar a cuestionar el valor de los proyectos y, en consecuencia, a restar atención a su promoción y puesta en funcionamiento. Esta preocupación llevó a la Asociación de Técnicos y Profesionistas en Aplicación Energética (ATPAE) a asumir la iniciativa de proponer una metodología única y congruente para calcular el coeficiente de emisión eléctrico (CEE) adecuado que permitiera determinar las reducciones de GEI generadas por los proyectos de EE/ER que tienen efecto en el sector eléctrico en México.

El cálculo de los CEE para proyectos de eficiencia energética y energías renovables es complicado, tanto por las características del Sistema Eléctrico Nacional como por todos los aspectos que deben tomarse en cuenta; por ejemplo: i) el sitio donde se obtienen los ahorros, ii) el tipo de plantas de generación del sistema eléctrico que se desplazan, y iii) las repercusiones que provocan las pérdidas del sistema. Se juzgó entonces necesario llevar a cabo un estudio que permitiera proponer un mecanismo para establecer los CEE adecuados para México.

El uso de esta metodología única y consistente traerá diferentes beneficios: hará más transparentes y congruentes los cálculos de reducción de emisiones de GEI, lo que permitirá una mejor comparación y una mayor competitividad entre proyectos; reducirá los costos de gestión de la preparación de éstos; posicionará a México como un país preparado para desarrollarlos; y promoverá la implantación de proyectos de eficiencia energética y de energías renovables.

En este trabajo se presenta un resumen de los estudios realizados por la ATPAE para fundamentar la selección del coeficiente de emisión que mejor aplique en México para los proyectos de EE/ER.

 

COEFICIENTES DE EMISIÓN DE GEI ELÉCTRICOS (CEE)

 

El CEE proporciona la cantidad en toneladas de CO2 equivalentes de los tres principales GEI (CO2, CH4 y N2O) que se logran reducir o evitar por cada MWh generado o evitado, y es la base de la reducción de las emisiones de GEI atribuibles a la instrumentación de los proyectos de ahorro de energía eléctrica, energías renovables y cogeneración, que impactan en la generación de energía eléctrica.

 

METODOLOGÍAS EVALUADAS

 

Se consideraron tres categorías de metodologías para calcular los CEE que ya fueron reconocidas en el ámbito internacional como las mejores opciones para este tipo de proyectos; de estas metodologías se derivan seis coeficientes de emisión que se describen a continuación:

 

Promedio del sistema

Considera la información promedio de todas o de algún tipo particular de plantas de generación del sistema eléctrico. Con esta metodología se definieron los siguientes coeficientes de emisión:

CEE-Todas: Toma en cuenta el promedio de todas las plantas del parque de generación de energía eléctrica que componen el sistema.

CEE-Termoeléctricas: Considera el promedio únicamente de las plantas termoeléctricas que usan combustibles fósiles.

 

Operación marginal

Esta metodología considera las plantas marginales, que son las primeras en verse afectadas por las variaciones en la demanda de energía. El coeficiente de emisión de GEI eléctrico obtenido al aplicar esta metodología fue:

CEE-Marginales: Utiliza las plantas incluidas dentro de la categoría de marginales.

 

Prospectiva de plantas

Se instrumenta a partir de la información sobre las plantas adicionales, cuya construcción está prevista para el futuro. Los coeficientes de emisión obtenidos con esta metodología fueron:

CEE-Prospectiva-Todas: Incluye las plantas consideradas en la Prospectiva del Sistema Eléctrico Nacional (SEN) publicada anualmente por la Secretaría de Energía (SENER).

CEE-Prospectiva-Termoeléctricas: Sólo considera las plantas termoeléctricas que usan combustibles fósiles incluidas en la prospectiva del SEN.

CEE-5 Recientes: Se evalúa con las últimas cinco plantas instaladas en un sistema eléctrico, y representa una aproximación a la metodología de prospectiva de plantas sin usar datos proyectados: se calcula con cifras históricas conocidas de estas últimas plantas.

 

ANÁLISIS REALIZADOS

 

Para evaluar tanto los puntos fuertes como los débiles de las metodologías consideradas y los coeficientes obtenidos, se realizaron dos tipos de análisis. El primero fue un análisis cuantitativo que consistió en comparar los valores de los diferentes CEE calculados y determinar qué coeficientes eran más precisos de acuerdo con el funcionamiento actual y futuro del SEN. Para ello se consideraron varios elementos, como la corrida de un modelo de despacho con proyecciones a 10 años,1 la variación de los resultados por los cuatro sistemas del SEN (Sistema Interconectado, Noroeste, Baja California y Baja California Sur), y la influencia de las pérdidas por transmisión y distribución. Por otra parte, se realizó un análisis cualitativo para determinar aspectos importantes de los coeficientes que están más relacionados con cuestiones prácticas. En particular, se evaluaron los seis CEE respecto a los siguientes criterios: disponibilidad de la información, exactitud, costo, transparencia y congruencia internacional. Estos análisis llevaron a la selección de los coeficientes recomendados.

 

COEFICIENTE DE EMISIÓN SELECCIONADO

 

De acuerdo con los análisis técnicos cuantitativos y cualitativos en el estudio aquí realizado, el CEE que mejor representa la reducción de emisiones es un Híbrido que contenga a la vez las características de las plantas actuales del sistema eléctrico (parque de generación actual), y las de las plantas nuevas a instalar (prospectiva de plantas). Los análisis muestran que el impacto sobre las plantas actuales está mejor representado por el CEE-Marginales. Sin embargo, el CEE-Termoeléctricas ofrece una excelente aproximación numérica al CEE-Marginales y cuenta con una alta transparencia y una mayor facilidad de cálculo; además, el CEE-Termoeléctricas presenta una diferencia respecto al CEE-Marginales inferior a 1% para el Sistema Interconectado y Noroeste, y de 7.8% para el Sistema Baja California Sur. El impacto sobre las plantas futuras está mejor representado por el CEE-Prospectiva-Todas, el cual se utilizó para proyectar a años futuros. Sin embargo, debido a que este coeficiente se basa en proyecciones, utilizando en la mayoría de los casos datos estimados, el impacto se puede aproximar con buena precisión con datos históricos fácilmente disponibles, según lo demostrado en este estudio. Los análisis apoyan la recomendación de tomar como aproximación las últimas 5 plantas instaladas en el sistema eléctrico (CEE-5 Recientes) para representar el efecto de la prospectiva, de acuerdo con los lineamientos internacionales. Entonces, para llegar a una aproximación simple y clara, que también está fundamentada en lineamientos internacionales, el CEE-Híbrido recomendado se compone de dos partes iguales (50% / 50%) de los coeficientes que representan mejor el impacto total en el Sistema Eléctrico (CEE-Termoeléctricas y CEE-5 Recientes). El cuadro 1 presenta los CEE-Híbridos recomendados para proyectos en los diferentes sistemas del Sistema Eléctrico Nacional2, así como un promedio nacional. Los valores que se presentan son para los años 1995 a 2001, sin embargo es el año 2001 el último año para el cual se tiene información histórica

 

CUADRO 1. VALORES DE LOS CEE RECOMENDADOS PARA PROYECTOS PEQUEÑOS Y GRANDES, 2001

CEE-HÍBRIDO* (TCO2 EQ. / MWH), DATOS HISTÓRICOS 1995-2001

 

Año	Sistema interconectado	Sistema Noroeste	Sistema de Baja California	Sistema de Baja California	Todo el sistema eléctrico Nacional
1995	0.6341	0.6911	0.6673	0.781	0.6273
1997	0.6317	0.6171	0.681	0.7877	0.6263
1998	0.6401	0.6029	0.6913	0.8228	0.6332
1999	0.6378	0.6247	0.7029	0.8172	0.6301
2000	0.638	0.6244	0.6627	0.8232	0.6612
2001	0.6521	0.6157	0.6029	0.8085	6539

*CEE-Híbrido: 50% CEE-Termoeléctricas + 50% CEE- 5 Recientes.

 

editada de manera oficial. Conforme se publiquen datos más recientes, se recomienda actualizar cada año los valores del CEE-Híbrido3. También se sugiere aplicar el coeficiente del 2001 a proyectos instrumentados desde ese año hasta que se publiquen nuevos CEE basados en datos más recientes.

 

CONGRUENCIA INTERNACIONAL

 

Aunque se tomaron en cuenta las directivas internacionales donde se establece la separación entre proyectos pequeños y grandes4, cuyas definiciones son acuerdos tomados por la Junta Ejecutiva del Mecanismo de Desarrollo Limpio, MDL (ver el capítulo Los mecanismos del Protocolo de Kioto de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el cambio Climático, de A. Guzmán, I. Laguna y J. Martínez, en la sección II), y que corresponden a las que se acordaron previamente en la Séptima Conferencia de las Partes (COP-7), de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, llevada a cabo en Marrakech, Marruecos, en el año 2001. Los análisis sugirieron que se utilice este mismo CEE-Híbrido para todos los proyectos en México, independientemente de su tamaño. El CEE-Híbrido recomendado aquí se basa en datos fácilmente disponibles, tiene un bajo costo de estimación, y cuenta con una transparencia alta. Además:

 

• Para proyectos pequeños, este coeficiente coincide con una de las opciones ya aprobadas por el Panel de Metodologías del MDL, por lo que su uso ya tiene el consentimiento de la Junta Ejecutiva.
  
• Para proyectos grandes, este estudio demuestra que el coeficiente híbrido cumple con el criterio deseado de proporcionar un valor conservador de las emisiones evitadas. Este conservadurismo se basa en dos elementos. Primero, el componente del CEE-Híbrido que representa el impacto sobre las plantas generadoras existentes (CEE- Termoeléctricas). Segundo, México continúa la transición hacia plantas generadoras de electricidad relativamente menos contaminantes, como son las centrales de ciclo combinado de gas natural. Por lo tanto, el componente del CEE-Híbrido que representa el impacto sobre las plantas a construir (CEE-5 Recientes) representa un valor comparable pero conservador a las tecnologías cada vez más limpias que todavía usan combustibles fósiles.

 

PERIODO DE APLICACIÓN DE LOS COEFICIENTE DE EMISIÓN

 

La COP-7 definió dos opciones para los periodos de acreditación de las reducciones de emisiones de un proyecto. En la primera se establece que el CEE permanece constante por periodos de hasta siete años durante la vida útil del proyecto, y que puede renovarse por dos periodos adicionales de máximo siete años cada uno hasta terminar la vida útil del proyecto, se utiliza el CEE calificado en el año en que empieza cada periodo (periodo de acreditación renovable, según el documento de diseño de proyectos del MDL). Para la segunda opción, se puede usar un solo coeficiente por los primeros 10 años del proyecto. En caso de optar por la primera opción, en este trabajo se sugiere aplicar a cada proyecto un coeficiente constante para cada periodo de siete años; el CEE recomendado es el publicado más recientemente; por ejemplo en este año (2003) el CEE más reciente es el del 2001, y es el que se aplicaría a un proyecto desarrollado hasta ahora (julio del 2003).

 

PROYECCIÓN DE LOS COEFICIENTES DE EMISIÓN PARA EL PERIODO
2002-2010

 

Para entender mejor el comportamiento de los coeficientes de emisión a lo largo de los años, se evaluaron los valores del CEE-Híbrido desde el año 1995 hasta el 2010, y se aprovecharon los resultados de las corridas del modelo de despacho. Para los años 1995 al 2001 se utiliza el CEE-5 Recientes, para calcular el CEE-Híbrido, mientras que para los años 2002-2010 se utiliza el CEE- Prospectiva-Todas, ya que los datos de las últimas 5 plantas instaladas no existen (gráfica 1).

 

COEFICIENTES DE EMISIÓN POR BLOQUE HORARIO

 

Adicional al análisis realizado de los coeficientes de emisión en promedio, se realizó un análisis por bloque horario para los tres horarios tarifarios existentes en México: base, intermedia y punta. El análisis se aplicó a las plantas existentes en el sistema, y en particular a los coeficientes generados mediante la metodología de operación marginal (CEE-Marginales) usando las corridas del modelo de despacho para proyectar 10 años hacia el futuro. El análisis indicó que en promedio para el periodo 2001-2010, el CEE-Marginales (punta) es 9.8% mayor al CEE-Marginales (promedio), el CEE-Marginales (intermedia) es 4.8% mayor al promedio, y el CEE-Marginales (base) es 13.4% menor que el promedio. Se considera que estos valores (cuadro 2) pueden usarse como factores para ajustar el CEE-Híbrido por bloque horario para reflejar de manera más precisa las emisiones evitadas durante estos periodos5.

 

GRÁFICA 1. PROYECCIONES DE LOS CEE-HÍBRIDO RECOMENDADOS HASTA EL AÑO 2010

 

 

Es importante recalcar que la parte horaria de la metodología es opcional. Sin embargo, esta opción ha surgido por inquietudes en el medio en México, y ya que se tienen datos fiables en este sentido, se pone a la disposición del usuario de la metodología, con el interés de que lo aproveche. En el cuadro 3 se presentan los resultados de los CEE por bloque horario al aplicarles los factores de ajuste, presentados en el cuadro 2, a los CEE promedio.

 

CUADRO 2. FACTORES DE AJUSTE DE COEFICIENTES DE EMISIÓN PROMEDIO A COEFICIENTES DE EMISIÓN POR BLOQUE HORARIO

 

BLOQUE HORARIO	FACTORES DE AJUSTE*
Horario base	0.866 ó (1-0.134)
Horario intermedio	1.048
Horario punta	1.098

*Multiplicar el CEE-Híbrido (promedio) por el factor de ajuste para trasladarlo a los diferentes bloques horario; los factores se consideran aplicables a los CEE-Híbridos del 2001 a 2005.

 

CUADRO 3. EJEMPLO DEL CEE-HÍBRIDO 2001 POR BLOQUE HORARIO

 

SISTEMA	CEE-HÍBRIDO* (TCO2 EQ./MWH), 2001
	PROMEDIO	HORARIO BASE	HORARIO INTERMEDIA	HORARIO PUNTA
Interconectado	0.6521	0.5647	0.6834	0.716
Noroeste	0.6157	0.5332	0.6453	0.676
Baja California	0.6029	0.5221	0.6318	0.662
Baja California Sur	0.8085	0.7002	0.8473	0.8877
Promedio Nacional	0.6539	0.5663	0.6853	0.718

*CEE-Híbrido: 50% CEE-Termoeléctricas + 50% CEE-5 Recientes.

 

CONCLUSIONES

 

Los resultados presentados aquí muestran la sencillez con la que se pueden aplicar los coeficientes desarrollados y recomendados. También vale la pena resaltar que el coeficiente recomendado (CEE-Híbrido) es conservador (resulta en reducciones de emisiones menores) debido a que el elemento referente a plantas existentes (CEE-Termoeléctricas) es inferior a los coeficientes calculados mediante modelos de despacho (CEE-Marginales), y el elemento referente a plantas futuras (CEE-5 Recientes) refleja la transición en México hacia plantas menos contaminantes. Este conservadurismo es deseable, ya que asegura que no se estarían sobreestimando las emisiones evitadas, lo cual es consistente con el enfoque del Panel de Metodologías del MDL. Esto debería agilizar la aprobación de la metodología recomendada en este estudio y de los proyectos que la utilizan. En resumen, la ventaja de los CEE recomendados es que representan una buena aproximación a la realidad; del lado conservador, son fáciles de aplicar, y son relativamente fáciles de calcular. No obstante, los desarrolladores de grandes proyectos podrían elaborar sus propios coeficientes con cálculos más detallados y modelos de despacho adicionales si consideran que tal esfuerzo y costo esté justificado por el ta- maño o importancia de sus proyectos. En tal caso, los análisis desarrollados en este trabajo podrían servir como apoyo o guía adicional.

Los resultados finales presentados aquí se apegan a las recomendaciones de la Junta Ejecutiva del MDL respecto a los CEE que se deben aplicar a los proyectos del Mecanismo de Desarrollo Limpio. Cabe enfatizar que para proyectos grandes esta metodología se tiene que someter a la consideración del Panel de Metodologías del MDL para su aprobación, y que esta sumisión tiene que hacerse junto con la presentación de un proyecto, por medio de un Documento de Diseño de un Proyecto MDL (CDM Project Design Document, PDD), siguiendo los lineamientos del Panel de Metodologías del MDL. De igual manera se requiere someter a la consideración del Panel un proyecto pequeño o grande en el cual se quisieran aprovechar los CEE por bloque horario.

 

BIBLIOGRAFÍA

 

ATPAE (Asociación de Técnicos y Profesionistas en Aplicación Energética). 2002. ¿Cómo acreditar la reducción de emisiones de GEI?: Experiencia Internacional. PA Consulting Group, Tellus Institute, Consultoría y Servicios en Tecnologías Eficientes, S.A. de C.V.

——. 2002. Pronóstico de Plantas Marginales: Modelaje. PA Consulting Group, Consultoría y Servicios en Tecnologías Eficientes, S.A. de C.V.

——. 2003. Justificación para la Selección de la Metodología Versión 4.1. Proyecto: Metodologías para Seleccionar el Coeficiente de Emisión Adecuado para Determinar las Reducciones de GEI Atribuibles a Proyectos de Eficiencia Energética y Energías Renovables. PA Consulting Group, Tellus Institute, Consultoría y Servicios en Tecnologías Eficientes, S.A. de C.V.

 

Notas

* Gobierno del Distrito Federal Secretaría del Medio Ambiente. Comité de Energía y Medio Ambiente de la ATPAE.
** Consultoría y Servicios en Tecnologías Eficientes S.A. de C.V. Comité de Energía y Medio Ambiente de la ATPAE.
1. Pronóstico de Plantas Marginales: Modelaje, ATPAE, PA Consulting Group, Consultoría y Servicios en Tecnologías Eficientes S.A. de C.V., Septiembre del 2002.
2. El Sistema Noroeste toma en cuenta a los estados de Sonora y Sinaloa; el Sistema Baja California al estado del mismo nombre; el sistema Baja California Sur a este mismo estado; y el Sistema Interconectado toma en cuenta al resto de los estados de la República Mexicana.
3. La Comisión Federal de Electricidad generalmente publica los datos del año anterior necesarios para poder actualizar los coeficientes de emisión en el mes de junio o julio de cada año, así que los nuevos coeficientes podrían estar listos a partir de agosto de cada año.
4. De acuerdo con estos lineamientos, se consideran como proyectos “pequeños” los de ahorro de energía eléctrica y cogeneración que obtienen ahorros menores o iguales a 15 GWh/año, mientras que para la nueva capacidad instalada como en el caso de energías renovables, se consideran como “pequeños” cuando la capacidad instalada es menor o igual a 15 MW. Cuando rebasan estas cifras, los proyectos se denominan “grandes”.
5. Se considera además que estos factores son válidos para los coeficientes de emisión evaluados en el año 2001, y por un periodo de 5 años. Es decir, se podrían aplicar hasta los coeficientes actualizados al año 2005. Para aplicarlos a los años posteriores se recomienda actualizarlos, mediante un análisis similar al descrito en este trabajo.