Este curso introductorio aborda conceptos de energía sustentable y describe tecnologías avanzadas que pueden sustituir progresivamente las actuales dominadas por el carbón, el petróleo y gas natural, cuyas emisiones está perturbando progresivamente el clima, lo que puede afectar el desarrollo y la convivencia internacional. Este curso ilustra los impactos que provoca la transformación de energía para estimular el desarrollo de cambios en las formas y tecnologías de producción y uso de la energía, comprendiendo su origen físico, sus desafíos, compromisos y externalidades. Se estudia la evolución del clima global y los escenarios que se contemplan. En base a ellos, se promueve la adopción de recursos naturales de larga autonomía, cuya transformación emite el mínimo impacto ambiental y climático y cuyas tecnologías son posibles de implementar a costos abordables para la sociedad, considerando que un sexto de la población global aún no accede a la electricidad ni a otros servicios energéticos esenciales para su desarrollo. Se proponen soluciones efectivas para la mitigación del cambio climático y se enuncian opciones aún en estudio.
Escenarios climáticos
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Del curso dictado por Pontificia Universidad Católica de Chile
Explorando la Energía Sustentable
73 calificaciones
De la lección
Cambio climático y externalidades
En este módulo observarás y analizarás las naturaleza y particularidades del clima a lo largo del tiempo, apreciarás las magnitudes de las emisiones globales de gases de efecto invernadero (GEI) y el efecto de éstas en cuanto al cambio climático. También conocerás las iniciativas de la humanidad para afrontar esta problemática.
Conoce a los instructores
Julio VergaraPhD in Nuclear Materials Engineering
Profesor Asociado Adjunto de la Escuela de Ingeniería UC.
César Sáez NavarreteDoctor en Ciencias de la Ingeniería
Departamento de Ingeniería Química y Bioprocesos
[MÚSICA]
Bienvenidos a esta nueva sesión del curso Energías Sustentables,
mi nombre es Julio Vergara, profesor de la escuela de ingeniería UC.
En esta ocasión
se espera entender los escenarios usados en los estudios climáticos
y las principales variables de proyección climática.
El clima siempre ha cambiado,
mientras surgen nuevos datos y modelos para intentar entenderlo,
mientras tanto la población pasó de cuatro o cinco millones
al término de la última era glacial
a 750 millones al comienzo de la era industrial
y a 7,500 millones en el presente.
Para sostener a esa creciente cantidad en un planeta mediano,
creó ciudades y actividades en lugares convenientes
no afectados por la geografía,
los que pueden ser disputados ante un cambio climático abrupto.
Cualquier cambio en el clima alterará la convivencia futura,
sobre todo a las naciones más vulnerables.
Para ellos, la política internacional crea escenarios para anticipar consecuencias
y, a su vez, contratan a científicos para crear modelos y herramientas
que sustenten esas políticas.
Mientras tanto, la sociedad sigue un camino de limitada flexibilidad
y capacidad de maniobra.
Tenemos un incierto futuro por delante,
nos gustaría estar en un mundo templado y fértil,
pero arriesgamos a irnos a los extremos. Esto es, a mucho calor
o a una nueva era glacial.
La sociedad desea la mayor prosperidad con la menor perturbación
y no se sabe cuál será el patrón efectivo.
Para racionalizar el futuro climático,
es necesario establecer escenarios,
para ello se han propuesto varios conjuntos de escenarios
que reflejan un arreglo de resultados razonables,
según los paradigmas y los contextos social, económico y ambiental de cada época.
Cada arreglo ha sobrepasado a su antecesor
por su desajuste a las mediciones vigentes,
los primeros dos arreglos de escenarios desarrollados para el IPCC
fueron el SA-90 y el IS92,
el primer set tenía cuatro escenarios por suministro de energía y eficiencia,
realizado en 1990 con una mirada retroactiva,
el cual fue usado en el primer informe de cambio climático del IPCC, el FAR.
A los dos años se cambió por los escenarios IPCC92 a cargo de Jane Leggett,
con una proyección de seis escenarios de la A a la F,
organizados por ingreso económico, recursos fósiles y población.
Fue usado en el segundo informe de cambio climático del IPCC, el SAR.
Dos de estos escenarios llevaban a una población de 6.4 billones, ya sobrepasada;
tres a 11,3 billones
y una seguía a los 17.3 billones de habitantes,
cada uno explorando leves variaciones en el patrón de crecimiento económico
y ante ciertos supuestos en el uso de los recursos y las tecnologías energéticas.
Estas son las emisiones proyectadas de CO2
para cada escenario, en el cual se aprecia que las variantes A y B
están cerca de la realidad observada y por esa razón, a veces aún se usan.
Los escenarios C y D quedaron sobrepasados y los escenarios E y F fueron excesivos.
La concentración de CO2 de los escenarios de baja población
llegaba a la vecindad de los 500 PPM al año 2100,
los demás escenarios se situaban entre los 700 y 950 partes por millón,
lo cual es poco aceptable en relación al conocimiento actual.
Para el cuarto informe de cambio climático del IPCC, el AR4,
en el año 2000 se desarrollaron los SRES o Special Report on Emissions Scenarios
a cargo de Nebojsa Nakcenovic del IASA,
creando cuatro relatos, A1, A2, B1 y B2,
uno de estos se abrió en un súper escenario intenso,
carbón, A1C y un intenso en gas A1G,
integrados luego en el A1FI o intensivo en fósiles,
más un subescenario tecnológico A1T
y un subescenario balanceado A1B.
Este arreglo de escenarios organizaba el crecimiento en dos dimensiones,
un desarrollo más económico versus un desarrollo más ambiental, por un lado,
y un desarrollo más global y coordinado versus un desarrollo más regional, por otro.
Esto daba lugar a cuatro estados
en los cuales se generaba un relato para los equipos modeladores,
los A (de alto crecimiento), los B (de menor crecimiento económico
y alta valoración ambiental),
los A1 o B1 (de foco global) y los A2 o B2 (con foco más aislado).
Los cuatro escenarios resultantes (A1, B1, A2 y B2) se ven en esta tabla.
Los A1, abiertos en tres subescenarios energéticos.
Cada familia representa un rango de población de crecimiento económico
y de instrucción tecnológica.
Se puede apreciar en la tabla que solo dos escenarios, el A1 tecnológico
y el B global llegarían a la vecindad de las emisiones máximas,
los demás se pasaban en 10 a 25 gigatoneladas de carbono.
Es el resultado central de las emisiones SRES proyectadas,
en la cual se aprecia que los escenarios
A han representado mejor la evolución de emisiones de CO2 hasta hoy,
los escenarios B quedan algo debajo del observado en los últimos años.
Cuando los escenarios se modelan por diferentes grupos,
llegan a distintos niveles, mostrado en estas bandas
debido a la interpretación de los relatos.
La concentración de CO2 de los escenarios SRES
se ubican entre los 550 y los 950 PPM
hacia el año 2100 con el A1FI como el más alto
y los B1 y A1T como los más bajos.
Ninguno de estos alcanza el máximo aceptable, que es de 450 partes por millón.
Para el quinto informe de cambio climático del IPCC, el AR5,
en el año 2009 se desarrollaron los RCP
o trayectorias representativas de concentración,
desarrollados por distintos laboratorios de modelación,
como el International Institute for Applied Systems Analysis de Austria,
el National Institute for Enviromental Studies de Japón
y el Pacific Northwest National Lab de Estados Unidos,
así como la Agencia Ambiental de Holanda,
creando cuatro rutas de estabilización de la concentración de CO2
en función del forzamiento radiativo.
RCP 8.5, 6.0, 4.5 y 2.6 se ven en esta tabla.
Algunos de estos tienen su simil en los escenarios SRES,
excepto el RCP 2.6, necesario para reflejar una estabilización climática
bajo los dos grados Celsius hacia fin de este siglo.
Estos escenarios reflejan diferentes niveles de población, resultando en
poco menos de nueve billones de personas hasta 12 billones,
con diferentes resultados de progreso económico
y con diferentes niveles de consumo de energía primaria y de consumo de petróleo.
Por ejemplo, el RCP 2.6 requiere no más de 850 exajoules al año 2100,
pero no más de 50 exajoules deben ser de petróleo,
habiendo pasado por un máximo de 180 exajoules.
Esta figura refleja el forzamiento radiativo
resultante al año 2100 y sus niveles a largo plazo.
El escenario RCP 8.5 logra el equilibrio a mediados del siglo 23,
el RCP 6.0 logra su equilibrio hacia mediados del siglo 22,
el RCP 4.5 logra su equilibrio este siglo y el RCP 2.6 sigue una trayectoria
levemente descendente, apuntando a un watt por metro cuadrado
hacia fines del siglo 25.
Acá aparecen las emisiones proyectadas de CO2 para cada escenario RCP,
en la cual se aprecia que el más agresivo lleva a triplicar las actuales emisiones.
Por otro lado, el escenario de estabilización RCP 2.6 sugiere una baja sostenida
desde el año 2030, llegando incluso a emisiones negativas antes del año 2080.
En este caso, se esperan equipos que remuevan el CO2 del ambiente.
La concentración de CO2 de los escenarios RCP
muestra un caso extremo que lleva la concentración
a superar las 1000 partes por millón hacia el año 2100,
sin alcanzar una estabilización.
Los casos intermedios rondan las 600 a 700 partes por millón
y el caso restringido se acerca a una concentración de 400 PPM
al año 2100, que es la misma actual pero estabilizada.
Para proyectar el clima, el RCP simula bajo un escenario de forzamiento radiativo meta,
evalúa las concentraciones y emisiones,
luego las introduce en los modelos y logra un forzamiento radiativo,
concentraciones y emisiones diagnosticadas.
Los escenarios RCP
plantean cuatro configuraciones de energía primaria al 2100,
comparadas con la actual, la RCP 8.5 es casi el doble de las demás,
elevando el uso de carbón.
Las otras son similares en magnitud, aunque alternan en la suma de combustibles fósiles
y esta en relación a la Biomasa.
En este caso, es posible llegar
a bajas emisiones con una mezcla de combustibles fósiles,
nucleares y renovables.
Debido a que un par de RCP´s no se nivelan al año 2100,
es necesario considerar las prolongaciones de la ruta de concentración RCP
usando rutas de concentración extendidas o SP.
Esta figura refleja el forzamiento radiativo extendido,
el escenario RCP 8.5 logra el equilibrio sobre los 12 watts por metro cuadrado
opuesta a la RCP 2.6 que sigue su trayectoria levemente descendente.
Recordemos que el forzamiento actual es de 2.3 watts por metro cuadrado.
Todas las trayectorias deben eliminar sus emisiones de carbono.
Las RCP de 8.5 debe hacerlo desde mediados del siglo 22
y las demás antes de terminar este siglo.
La RCP 2.6 debe tener emisiones negativas desde antes del año 2080.
Las concentraciones extendidas van desde casi 2400 partes por millón
para la RCP 8.5 hacia mediados del siglo 23
hasta menos de 400 partes por millón desde el próximo siglo 22.
Estos son algunos de los institutos que modelan para el IPCC
y el nombre de los modelos que utilizan.
Por ejemplo, en la AIM, el IMAGE, el MESSAGE y el MiniCAM.
Es posible resumir y concluir que para proyectar el clima a largo plazo
se requiere de arreglos de escenarios razonables y equiprobables
que deriven información útil a las naciones y al organismo de las Naciones Unidas
para la mejor toma de decisiones.
El IPPC utiliza escenario para la realización de sus informes
del SA-90 pasó al IS92 y de allí al SRES.
el ultimo arreglo es el RCP más el extendido ECP.
Hasta la próxima sesión.
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