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Simposio LAS/ANS 2007 / 2007 LAS/ANS Symposium XVIII Congreso Anual de la SNM / XVIII SNM Annual Meeting XXV Reunión Anual de la SMSR / XXV SMSR Annual Meeting

Copatrocinado por la AMEE / Co-sponsored by AMEE Cancún, Quintana Roo, MÉXICO, del 1 al 5 de Julio 2007 / Cancun, Quintana Roo, MEXICO, July 1-5, 2007

Memorias CIC Cancún 2007 en CDROM 494 Proceedings IJM Cancun 2007 on CDROM

Escenarios para la evaluación jerárquica de la sustentabilidad global de

plantas generadoras de electricidad

Ma. C. Roldán Ahumada y Manuel Martínez Fernández Centro de Investigación en Energía, Universidad Nacional Autónoma de México, Apartado

Postal 34, Temixco, Morelos, 62580, México, Tel/Fax: 56229791, [email protected].

Resumen

Se aplicó el método multicriterio AHP (Analytic Hierachy Process-Proceso Analítico de Jerarquización) para evaluar la sustentabilidad en todo el ciclo de vida de las tecnologías de generación de electricidad (hidroeléctrica, carboeléctrica, termoeléctrica combustóleo, termoeléctrica gas natural, geotérmica, nucleoeléctrica, eoloeléctrica, fototérmica y fotovoltaica) con la finalidad de ofrecer un método útil en la toma de decisiones para impulsar el desarrollo sustentable. Se analizan ocho escenarios. Los resultados en la mayoría de los escenarios reflejan el beneficio de las energías renovables: las energías hidroeléctrica, fototérmica y eólica son las más sustentables. Para alcanzar el desarrollo sustentable en México, las políticas energéticas deben estar más cercanas al uso de las energías renovables.

1. INTRODUCCIÓN

En 1972, el Club de Roma publicó un cálculo sobre las limitaciones de los recursos energéticos, ya empezaba a verse su agotamiento a largo plazo. El informe llevaba por título, The Limits of Growth (Los límites del crecimiento). A esta advertencia se unieron las primeras crisis energéticas, que pusieron de manifiesto la elevada dependencia del modelo económico mundial de crecimiento y desarrollo sobre el consumo de energía practicado. Muchos países reaccionaron entonces abriendo varios frentes de acción: políticas de ahorro y eficiencia energética, explotación de fuentes alternas, reconversión industrial, uso de nuevos materiales y reciclaje de residuos, entre otros. A raíz de todos estos acontecimientos, en 1987 la Comisión Mundial de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente y el Desarrollo (CNUMAD) adoptó por unanimidad el documento “Nuestro futuro común o Informe Brundtland”, el acuerdo más amplio entre científicos y políticos del planeta, que sintetiza los desafíos globales en materia ambiental en el concepto de desarrollo sustentable. Éste se definió como: “Aquel que satisface las necesidades esenciales de las generaciones presentes sin comprometer la capacidad de satisfacer las necesidades esenciales de las generaciones futuras, preocupándose por la igualdad dentro de cada generación” (Urquidi, 1996). En 1997, México se adhiere al Programa de Acción para el Desarrollo Sustentable o Agenda 21, comprometiéndose a adoptar medidas nacionales y globales en materia de sustentabilidad, como también acciones orientadas a la generación de indicadores de desarrollo sustentable (INEGI, 2000). Se deben analizar desde el punto de vista sustentable los problemas universales, como el calentamiento global, y a nivel muy local, como una planta generadora de electricidad. La combustión de energéticos convencionales para la generación de electricidad es una de las principales causas de este calentamiento global. Con la finalidad de ofrecer un método que facilite la toma de decisiones sobre la conveniencia o no, de utilizar una tecnología de generación de electricidad, teniendo en

Ma. C. Roldán Ahumada y Manuel Martínez Fernández Escenarios para la evaluación jerárquica de la sustentabilidad global de plantas generadoras de electricidad


cuenta la sustentabilidad de dicha tecnología debemos evaluar todas las dimensiones de la sustentabilidad (Social, Institucional, Ambiental y Económica) por lo que se usó el método AHP (Analytic Hierachy Process-Proceso Analítico de Jerarquización), que entrega un orden de alternativas de solución desde la mejor hasta la peor (J.M.Cabello, 2000) El Análisis del Ciclo de Vida (ACV) permite también estudiar la sustentabilidad de los sistemas energéticos al examinar todos los procesos seguidos por la materia prima y los flujos de energía, desde su extracción, transformación y uso, terminando con el retorno al ecosistema, al retirarlos; integrando los puntos de vista económico, social, institucional y ambiental. Resultados preliminares, en la etapa de operación de 5 centrales generadoras de CFE y utilizando datos reales, mostraron que la tecnología eoloeléctrica es más sustentable que las tecnologías que usan energéticos convencionales (ANES, 2005)

2. PROCESO ANALÍTICO DE JERARQUIZACIÓN (AHP)

El proceso analítico de Jerarquización AHP, permite de una manera eficiente y gráfica organizar la información respecto de un problema, descomponerla y analizarla por partes; visualizar los efectos de cambios en los niveles, y sintetizar. El AHP “…trata de desmenuzar un problema y luego unir todas las soluciones de los subproblemas en una conclusión” (Saaty, 1998) Una vez configurado el modelo jerárquico, se realizan comparaciones de “a pares” (comparaciones binarias) entre dichos elementos (Criterios-subcriterios y alternativas), y se atribuyen valores numéricos a las preferencias señaladas por las personas, entregando una síntesis de las mismas mediante la agregación de dichos juicios parciales. El fundamento del proceso de Saaty descansa en el hecho, que permite dar valores numéricos (asignación de pesos) a los juicios dados por las personas, logrando medir como contribuye cada elemento de la jerarquía al nivel inmediatamente superior del cual se desprende. Para estas comparaciones se utilizan escalas de razón en términos de preferencia, importancia o probabilidad sobre la base de una escala numérica propuesta por el mismo Saaty, que va desde 1 hasta 9. Una vez obtenido el resultado final, el AHP permite llevar a cabo un análisis de sensibilidad. El AHP trata directamente con pares ordenados de prioridades de importancia, preferencia o probabilidad de pares de elementos en función de un atributo o criterio común representado en la jerarquía de decisión. El AHP, en principio trata de:

a) Desarrollar un juicio sobre la importancia relativa de estas alternativas b) Que el juicio final sea lo más objetivo posible

Por lo anterior, la comparación al mismo tiempo de todas las alternativas es prácticamente imposible, el método AHP tiene la ventaja de llevarlas a cabo de manera paritaria, es decir, de a dos por vez. El resultado de estas comparaciones se ven en una matriz de relaciones paralelas:

Congreso Internacional Conjunto Cancún 2007 / International Joint Meeting Cancun 2007


Matriz de las comparaciones paritarias entre alternativas.

En la matriz A de relaciones paralelas, cada elemento aij representa la importancia relativa entre la alternativa 1 y 2, es decir, la relación de las ponderaciones. En una analogía del peso específico de dos alternativas, la alternativa 1 con peso W1 = 50 g, y la alternativa 2, con W2 = 30 g se pueden evaluar de la siguiente manera:

A12 = W1/ W2 = 50 g/40 g = 5/4 (1)

Si en la matriz “A” cada elemento aij es remplazado por una relación semejante a la ecuación 1, se tendrá una matriz de pesos:

Interpretación de la matriz de comparaciones binarias

Esta matriz, se llama matriz cuadrada reciproca. Las comparaciones descritas en ella, se definen consistentes, si aij*ajk = aik (intuitivamente, si B es mayor que C y C es mayor que D, no puede ser mayor que B; formalmente aij = 2 y ajk = 4, entonces aik =8); dicho de otra manera, aij = aik/ajk. Para un caso ideal, si se multiplicara el primer elemento de la línea por W1, el segundo por W2 y así sucesivamente, se tendría:

(2)

De acuerdo con Saaty, las relaciones anteriores, forman un vector línea cuyos elementos representan la dispersión estadística del juicio elaborado sobre el valor de Wi. Luego, parece válido utilizar como estimativa de Wi el promedio de estos valores (Saaty, 1991). Es decir, para hacer w único, se pueden normalizar sus entradas divididas por su suma:

(3)

En el caso general, el valor preciso de Wi/Wj no se puede dar, sino sólo una estimación de él como juicio. El índice de consistencia se define como:

IC = (ëmáx-n)/(n-1) (4) Donde:



n = numero de alternativas ëmáx= mayor valor propio ideal de A Con n y ë respectivamente, la dimensión y el auto valor de la matriz A. La relación entre el índice de consistencia (IC) y el índice aleatorio (IA) tomado de la clasificación por tamaños de la matriz se le conoce como relación de consistencia (RC); y si su valor es menor o igual a 0.10 se considera que la elaboración de la matriz de juicios de valor se hizo de manera coherente, respetando todas las relaciones transitivas del siguiente tipo: si la alternativa “i” tiene un peso superior a la “j” y a su vez ésta un peso superior a la “k”, la “i” deberá ser mas pesada que la “k” (Saaty, 1991). La técnica emplea la siguiente escala numérica, basada en el principio de comparación por pares

Como producto de todo un estudio de base experimental, Thomas L. Saaty estableció esta escala compuesta por nueve (9) elementos, la cual refleja de forma adecuada y suficiente los distintos grados o niveles en los cuales una persona puede discriminar o asignar la intensidad de la relación entre los elementos de un conjunto dado. Saaty consideró que todas las comparaciones, y por ende las mediciones, cuando se recurre a esta técnica se hace en la misma escala, de tal manera que ello se ajusta al principio de homogenización de la teoría de mediciones, en particular cuando se trabaja con factores o variables de gran variedad y diversidad (http://boletin.imt.mx/publicaciones/pubtec/pt237.pdf)

3. ANALISIS DEL CICLO DE VIDA El concepto de producción sustentable pretende en su esencia lograr la mayor eficacia posible en cada una de las etapas del ciclo de vida. El mejoramiento de los sistemas de producción mediante tecnologías y procesos que utilicen los recursos de manera más eficiente y al mismo tiempo produzcan menos desechos (logrando más a partir de menos) es un medio importante para conseguir que las centrales lleguen a ser sustentables. El concepto de análisis de ciclo de vida, mas conocido en su forma inglesa como Lyfe Cycle Assessment (LCA), es un proceso objetivo para evaluar los impactos al ambiente y la salud, asociados a un producto, proceso, servicio u otra actividad económica. El Análisis de Ciclo de Vida puede desarrollarse para un proceso, un servicio o una actividad, considerando todas las etapas que constituyen su vida útil, es una herramienta para la evaluación sistemática de los aspectos ambientales de un producto a lo largo de todas las etapas de su ciclo de vida. Debido a este desempeño y a posibles asociaciones con datos económicos. Esto muestra que el ACV proporciona ventajas competitivas para aquellos que la usan. Por tanto, no es de sorprender que el análisis de ciclo de vida haya sido identificado en la



Cumbre Mundial sobre desarrollo sostenible en Johannesburgo como una de las herramientas basadas en ciencia que apoyan el desarrollo de patrones de consumo y producción más sustentable. Metodología del ACV

La norma ISO 14040:1997 establece que el ACV es una técnica para determinar los aspectos ambientales e impactos potenciales asociados con un producto, lo cual se efectúa recopilando un inventario de las entradas y salidas relevantes del sistema; evaluando los impactos ambientales potenciales asociados a esas entradas y salidas, e interpretando los resultados de las fases de inventario e impacto en relación con los objetivos del estudio. La metodología considera una serie de fases de trabajo interrelacionadas, que siguen una secuencia más o menos definida, aunque en ocasiones es posible realizar un estudio no tan ambicioso obviando alguna fase. De acuerdo con la ISO 14040, el ACV consta de cuatro fases: definición de los objetivos y el alcance, análisis del inventario, evaluación del impacto e interpretación de resultados.

Estructura del ACV

La estructura del ACV se representa como una casa con cuatro habitaciones principales, que estarían representadas por las normas ISO14040, ISO14041, ISO14042 e ISO14043

Estructura del ACV (Modificado de Trama y Troyano, 2002)

En la norma ISO 14040, se establecen los fundamentos de la Evaluación del Ciclo de Vida, es decir, el marco metodológico, y se explica en forma detallada cada una de las fases del ACV. Mientras que en las tres normas restantes se explican en forma detallada cada una de las fases del ACV. http://www.iie.org.mx/boletin032003/tend.pdf El enfoque de Ciclo de Vida, significa: Tener conciencia de que nuestras preferencias no están aisladas sino que forman parte de un sistema más amplio. Tomar decisiones pensando en el largo plazo y considerar todas las cuestiones ambientales y sociales pertinentes. El concepto del ciclo de vida nos ayuda a evitar las decisiones de corto plazo capaces de degradar el medio ambiente. Mejorar sistemas completos en lugar de partes de los sistemas al evitar decisiones que solucionan un problema ambiental pero causan otro.


Memorias CIC Cancún 2007 en CDROM

4. PLANTEAMIENTO

La sustentabilidad de las centrales eléctricas se encuentran influenciadas por 12 indicadores (Intensidad energética, consumo de energía, producción local, capacidad instalada, generación de empleo, personas locales, importaciones energéticas, certificación de la planta, índice de aire, índice suelo, índice agua e índice biodiversidad). Por su parte, dichas variables (caritativas y cuantitativas) se ven influenciadas o impactadas por la etapa del ciclo de vida (construcción, operación y retiro) en que se desarrollan. De esta manera el planteamiento sigue la lógica de un modelo de red jerárquica, en cuanto a las interacciones que se presentan entre los diversos elementos que influyen el desempeño del futuro de las centrales eléctricas. Dentro de este contexto, la técnica AHP a diferencia de las otras técnicas, trabaja con un enfoque casual; es decir, identifica los elementos que en forma relevante o significativa, son la fuerza motriz o casualidad del futuro que e pretende explotar.

5. METODOLOGÍA

El principal documento de donde se propone la metodología de evaluación es: Indicadores de desarrollo sustentable del sector energético del Organismos Internacional de Energía Atómica (IAEA, por sus siglas en ingles) de un listado de 30 indicadores de las 4 dimensiones de la sustentabilidad se eligieron 12 indicadores, para evaluar la sustentabilidad global de centrales eléctricas. A partir del uso del método multicriterio AHP y del software Web Hipre se evaluó la sustentabilidad global de 9 centrales eléctricas. En términos generales, la evaluación de la sustentabilidad en todo el ciclo de vida de las centrales de generación de electricidad aquí propuestas considera varias etapas básicas:

- Con base en el documento de 134 indicadores de desarrollo sustentable en México, del INE-INEGI (INEGI, 2000), que contribuyen tanto al conocimiento de la problemática de la sustentabilidad como a apoyar el diseño de estrategias y políticas de desarrollo sustentable en el país y que están divididos en cuatro dimensiones de la sustentabilidad: económico, social, ambiental e institucional como se muestra en la Figura 1, y también del listado de indicadores del Organismo Internacional de Energía Atómica (IAEA, por sus siglas en ingles) que fueron desarrollados para evaluar el progreso hacia el logro de un desarrollo sustentable del sector energético (IAEA, 2000) como se muestra en la Figura 2,

SUST

Fig. 1 Indicadores de d

INDICADORES DE DESARROLLO ENTABLE EN MEXICO INE-INEGI ( 134)

AMBIENTAL
ECONOMICO SOCIAL
499 Proceedin

esarrollo sustentable en México (INEG

INSTITUCIONAL

gs IJM Cancun 2007 on CDROM

I, 2000)



Insumos

EXTRACCIÓN Y MINERIA

TRANSPORTE TRATAMIENTO DEL COMBUSTIBLE

OPERACIÓN DE LA CENTRAL

TRANSPORTETRANSPORTE

CONSTRUCCIÓN DE LA CENTRAL

Materia Prima

Recurso natural

Materia Prima

ELECTRICIDAD

Impactos ambientales



Insumos

Insumos

Insumos

Insumos

Insumos

Impactos Ambientales



Residuo Sólido

Impactos ambientales Insumos

AMBIENTE


DISPOSICIÓN FINAL

EXTRACCIÓN MATERIAL DE

CONSTRUCCIÓN

Recurso natural

Insumos

Fig. 2 Indicadores de desarrollo sustentable del sector energético (AEIA, 2000)

INDICADORES DE DESARROLLO SUSTENTABLE DEL SECTOR ENERGETICO (OIEA- 43)

ECONOMICO 23

SOCIAL 4

INSTITUCIONAL 2

AMBIENTAL

se seleccionaron 12 indicadores para el estudio de las centrales eléctricas que se muestra en la Figura 3, también agrupados por dimensiones.

Fig. 3 Indicadores de sustentabilidad de las centrales eléctricas en todo su ciclo de vida

ECONOMICO AMBIENTALSOCIAL INSTITUCIONALEficiencia energética (operación) Consumo de energía (construcción y retiro)

Producción energética local (Construcción, operación y retiro)

Fracción de la capacidad instalada versus reservas probadas del energético (operación, construcción y retiro)

Generación de empleo (Construcción, operación y retiro)

Participación de personas locales en el empleo generado (Construcción, operación y retiro)

Dependencia neta de importaciones energéticas (Construcción, operación y retiro)

Certificación de la gestión de la planta (construcción, operación y retiro)

I. Aire (Construcción, operación y retiro)

Intensidad energética (construcción, oy retiro)

peración

I. Biodiversidad (Construcción, operación y retiro)

I. Suelo (Construcción, operación y retiro)

I. Agua (Construcción, operación y retiro)

MÉTODOS MULTICRITERIO

SUSTENTABILIDAD POR TECNOLOGÍA DE GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD-12

Finalmente, se hizo un análisis del ciclo de vida de cada central, siguiendo los pasos mostrados en la Figura 4.

Fig. 4 Análisis del ciclo de vida (ACV) de las centrales de generación de electricidad



- Se seleccionaron las centrales por tipo de combustible, presentadas en la Tabla I Termoeléctrica-Gas Natural

Gas Natural 100%/Diesel solo por falla de suministro de gas natural aproximadamente 7 días al año.

Eoloéctricidad 100% Eólica

Termoeléctrica combustóleo Combustoleo 550 SSF

Nucleoeléctrica Uranio

Geotérmica Vapor Geotérmico

Fototérmica

Fotovoltaica

Tab. I Plantas generadoras de electricidad

- Se propusieron 8 escenarios para evaluar la sustentabilidad de las centrales eléctricas, como se muestra en la tabla II

Tab. II Información para la construcción de escenarios

- De los EIA (Estudios de Impacto Ambiental) solicitados en la biblioteca de la

SEMARNAT (Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales) se evaluaron los indicadores ambientales de centrales eléctricas excepto para el escenario 5 y 6, el EIA es un documento solicitado por ley para cualquier central eléctrica para su instalación, operación y abandono de la misma.

- Lo indicadores ambientales se calificaron usando el método de evaluación de impacto ambiental Espinoza:

Donde: C = Carácter P = Perturbación I = Importancia O = Ocurrencia

INFORMACIÓN ESCENARIO CONSTRUCCION OPERACIÓN RETIRO SOLARES 1

Expertos, CFE, 25% ecologista Opinión de expertos límite

inferior Información de CFE Opinión de expertos límite inferior

Opinión con sesgo ecologista

2 Expertos, CFE, 25% ecologista

Opinión de expertos límite superior Información de CFE Opinión de expertos límite

superior Opinión con sesgo

ecologista 3

Expertos, CFE, 25% tecnócrata Opinión de expertos límite

inferior Información de CFE Opinión de expertos límite inferior

Opinión con sesgo tecnócrata

4 Expertos, CFE, 25% tecnócrata

Opinión de expertos límite inferior Información de CFE Opinión de expertos límite

inferior Opinión con sesgo

tecnócrata 5

100% ecologista Opinión con sesgo

ecologista Opinión con sesgo



ecologista 6

100% tecnócrata Opinión con sesgo

tecnócrata Opinión con sesgo



tecnócrata 7

CFE, 75% ecologista Opinión con sesgo

ecologista Información de CFE Opinión con sesgo ecologista

Opinión con sesgo ecologista

8 CFE. 75% tecnócrata

Opinión con sesgo tecnócrata Información de CFE Opinión con sesgo


tecnócrata

Método de Espinoza-2001

I = C * (P + I + O + E + D + R)

54



E = Extensión D = Duración R = Reversibilidad En esta ecuación se califican 7 criterios en una escala de niveles de impacto, según el grado de afectación, como se muestra en la tabla No. III

CRITERIO CALIFICACIÓN

+ positivo Carácter ( C ) - negativo

9 muy importante 7 importante 5 regular 3 poca

PERTURBACIÓN

( P) 1 escasa 9 muy alta 7 alta 5 media 3 baja

Importancia ( I )

1 nula 9 muy probable 7 probable 5 poco probable 3 ocasional

Ocurrencia (O)

1 accidental 9 regional 7 sub-regional 5 municipal 3 local

Extensión (E)

1 puntual 9 permanente 7 largo plazo 5 media 3 corto plazo

Duración (D)

1 instantánea 9 irreversible 7 largo plazo 5 mediano plazo 3 parcial

Reversibilidad ( R )

1 reversible

Tab. III Escala de calificación de indicadores ambientales.

Posteriormente a los resultados obtenidos con este algoritmo se realiza una normalización con la finalidad de obtener valores en una escala positiva, con el uso del siguiente algoritmo:

Normalización: I + 1

2 - La calificación de los indicadores ambientales usando el método de Espinoza, se

desarrollo en una hoja de calculo Excel, como se observa en la figura No. 5, evaluando los diversos criterios en la etapa de operación de cada uno de los indicadores ambientales de las centrales analizadas, enviando los resultados a la hoja de calculo principal en donde los resultados son agrupados por recurso, obteniendo 4 indicadores por central: indicador aire, indicador agua, indicador suelo e indicador biodiversidad.



Fig. 5 Hoja de calculo Excel para evaluar los indicadores ambientales con el método de Espinoza

- Con el uso de la escala fundamental concebida por Saaty (1980) que se muestra en

la Tabla IV, se califican los 12 indicadores de las 9 centrales en las 3 etapas del ciclo de vida de cada una de ellas, de acuerdo con cada uno de los escenarios.

IMPORTANCIA/ PREFERENCIA

INTENSIDAD SIGNIFICADO

1 Igual o diferente a… Al comparar un elemento con otro, hay indiferencia entre ellos 3 Ligeramente más importante o

preferido que… Al comparar un elemento con el otro, el primero es ligeramente

más importante o preferido que el segundo 5 Más importante o preferido que… Al comparar un elemento con el otro, el primero se considera

más importante o preferido que el segundo 7 Mucho más importante o preferido

que… Al comparar un elemento con el otro, el primero se considera

mucho más importante o preferido que el segundo 9 Absolutamente, o muchísimo más

importante o preferido que … Al comparar un elemento con el otro, el primero se considera absolutamente, o muchísimo mas importante que el segundo

2,4,6,8 Valores intermedios entre dos juicios adyacentes

Usados como valores de consenso entre dos juicios

Incrementos de 0.1

Valores intermedios en la graduación mas fina de 01 (por

ejemplo, 5.2 es una entrada válida

Usados para graduaciones más finas de los juicios.

Tabla IV Escala fundamental Saaty

- Los escenarios 5 y 6 fueron creados de manera muy sencilla, al considerar que las personas que califican la relevancia de las interacciones responden de manera subjetiva. En el escenario cinco los evaluadores opinan totalmente sesgados hacia la preservación del ambiente con relación a otros temas como el económico, el social o el tecnológico. En el escenario seis, los evaluadores no tienen la menor consideración por los aspectos ambientales o sociales. En los escenarios de opinión expertos (1,2,3, y 4) los valores se generaron a través de un cuestionario, en donde en base a sus propios prejuicios pongan las calificaciones. Para los dos primeros escenarios los autores realizaron todas las calificaciones, para el escenario de opinión de expertos, se entrevisto a un grupo de personas expertas en la materia.



Un ejemplo de la asignación de valores para el escenario cinco, se muestra en la Tabla V

INDICADOR HIDRO CHICOASÉN

CARBO PETACALCO

TERMO GAS NATURAL

TUXPAN II

TERMO COMBUSTÓLEO

ADOLFO L. MATEOS

EOELÉCTRICA GUERRERO

NEGRO

GEOTÉRMICA CERRO PRIETO

NUCLEO LAGUNA VERDE FOTOTERMICA FOTOVOLTAICA

ETAPA DEL CICLO C O R C O R C O R C O R C O R C O R C O R C O R C O R

Producción energética

local 7 9 7 3 3 3 5 3 5 3 5 3 9 7 9 7 9 7 1 1 1 7 7 7 9 7 9

Consumo de energía 7 9 7 3 3 3 5 3 5 3 5 3 9 7 9 7 9 7 1 1 1 7 7 7 9 7 9

Intensidad energética 9 9 9 1 1 1 3 3 3 5 5 5 7 7 7 5 5 5 1 1 1 7 7 7 7 7 7

EC

ON

OM

ICA

Fracción de la capacidad instalada vs

reservas probadas

9 9 9 1 1 1 3 3 3 5 5 5 7 7 7 5 5 5 1 1 1 7 7 7 7 7 7

Generación de empleo 9 7 9 5 5 5 5 5 5 5 5 5 7 7 7 3 5 3 5 3 7 7 7 7 7 7 7

SOC

IAL

Participación de personas locales en el

empleo generado

9 7 9 7 5 7 7 5 7 7 5 7 5 5 5 7 3 7 1 1 1 7 7 7 7 7 7

C = Construcción, O = Operación, R = retiro Tab. 5 Escenario cinco, evaluación usando la escala de Saaty

- Con la finalidad de realizar la comparación entre las diferentes tecnologías con respecto a su sustentabilidad, se utilizo el software Web Hipre, el cual como resultado final emite una jerarquía de solución, indicando desde la mejor hasta la peor alternativa. A través del diseño del árbol de jerarquías, el Método Analítico de Jerarquización, permite establecer y analizar los vínculos entre por lo menos tres niveles: objetivo por alcanzar, criterios para evaluar y alternativas. En este caso, el objetivo es alcanzar la sustentabilidad, los criterios están desglosados en tres subniveles por etapa del ciclo de vida, por área de sustentabilidad y por indicador de sustentabilidad, y las alternativas son las centrales eléctricas que analizamos. Las líneas representan los elementos que deben ser calificados por pares para asignarles su importancia relativa. Una vista parcial de esta estructura se muestra en la Figura 6.

Fig. 6 Árbol de jerarquías de las centrales eléctricas desde el objetivo general

(sustentabilidad) hasta las alternativas (centrales eléctricas



- Se hizo un análisis de sensibilidad a los resultados obtenidos en todos los escenarios, utilizando nuevamente el software Web Hipre, que presenta los resultados gráficamente. De manera automática varía el parámetro seleccionado, que esta normalizado, entre 0.00 y 1.00, como se muestra en la Figura 7. Dicho análisis se puede realizar para cada uno de los niveles jerárquicos del problema que se esta analizando.

Fig. 7 Análisis de sensibilidad

- Se agruparon los resultados de sustentabilidad de las 9 centrales en orden

jerarquico, se identificó la mediana y se establecieron 2 posibles resultados: arriba de la mediana los aceptables y por debajo de ella los no aceptables.

6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

a) Indicadores ambientales

Los resultados cuantitativos de los indicadores ambientales se realizaron en una hoja de cálculo usando el método Espinoza, los indicadores ambientales fueron obtenidos por una traducción o adecuación de los impactos ambientales y de los beneficios adicionales de la central eléctrica analizada. Se realizo el análisis de 9 centrales eléctricas (hidroeléctrica, carboeléctrica, termoeléctrica-combustóleo, termoeléctrica-gas natural, geotérmica, nucleoeléctrica, fotovoltaica, fototérmica y eólica) de las cuales se presentan sus indicadores ambientales globales (por recurso) correspondientes en la tabla No. 6. Tab. 6 Resultados de los indicadores ambientales utilizando el método Espinoza (Espinoza,2001) HIDRO CARBO NUCLEAR GAS

NATURAL COMBUSTÓLEO GEÓTERMICA EÓLICA

Agua 0.482 0.475 0.475 0.475 0.475 0.487 0.500 Suelo 0.315 0.317 0.317 0.317 0.317 0.329 0.327

Biodiversidad 0.300 0.300 0.300 0.300 0.300 0.326 0.326 C

Aire 0.484 0.484 0.484 0.484 0.484 0.480 0.480 Agua 0.483 0.456 0.465 0.461 0.456 0.465 0.500 Suelo 0.415 0.398 0.290 0.425 0.415 0.427 0.453

Biodiversidad 0.389 0.447 0.222 0.457 0.447 0.280 0.463 O

Aire 0.466 0.317 0.500 0.347 0.380 0.434 0.500 Agua 0.5 0.465 0.465 0.465 0.465 0.465 0.500 R

Suelo 0.648 0.640 0.640 0.640 0.640 0.632 0.632



Biodiversidad 0.605 0.605 0.605 0.605 0.605 0.605 0.605 Aire 0.485 0.464 0.464 0.464 0.464 0.464 0.485

C = Construcción, O = Operación, R = Retiro

b) Jerarquización de las tecnologías de generación de electricidad Escenario 1 y 2: La jerarquía emitida para el primer escenario es: fotovoltaica, fototérmica, eólica, hidroeléctrica y finalmente las centrales que utilizan combustibles convencionales; de acuerdo con el concepto de sustentabilidad, refleja la indudable participación de las tecnologías renovables en el desarrollo sustentable. También como resultado intermedio por dimensión los resultados indican que: económica e institucionalmente es mas sustentable la tecnología fototérmica; socialmente la nucleoeléctrica y la carboeléctrica ambientalmente. En el segundo escenario la jerarquía es: Hidroeléctrica, fotovoltaica, eólica, fototérmica, nucleoeléctrica, geotérmica, gas natural, combustóleo y carboeléctrica. Por dimensión de la sustentabilidad económicamente es mas sustentable la fototérmica, social y ambientalmente la eólica e institucionalmente la fototérmica. ESCENARIO 1 ESCENARIO 2 ESCENARIO 3 ESCENARIO 4

CENTRAL S CENTRAL S CENTRAL S CENTRAL S

Fotovoltaica 0.213 Hidroeléctrica 0.185 Eólica 0.182 Eólica 0.22

Fototérmica 0.176 Fotovoltaica 0.173 Hidroeléctrica 0.157 Hidroeléctrica 0.212

Eólica 0.14 Eólica 0.166 Geotérmica 0.12 Geotérmica 0.113

Hidroeléctrica 0.096 Fototérmica 0.144 Gas Natural 0.11 Gas Natural 0.111

Gas natural 0.082 Nucleoeléctrica 0.087 Combustóleo 0.102 Nucleoeléctrica 0.093

Geotérmica 0.081 Geotérmica 0.068 Carboeléctrica 0.1 Carboeléctrica 0.072

Combustóleo 0.073 Gas Natural 0.066 Nucleoeléctrica 0.081 Combustóleo 0.067

Nucleoeléctrica 0.071 Combustóleo 0.058 Fotovoltaica 0.075 Fototérmica 0.057

Carboeléctrica 0.068 Carboeléctrica 0.052 Fototérmica 0.074 Fotovoltaica 0.055

ESCENARIO 5 ESCENARIO 6 ESCENARIO 7 ESCENARIO 8

CENTRAL S CENTRAL S CENTRAL S CENTRAL S

Hidroeléctrica 0.281 Nucleoeléctrica 0.254 Hidroeléctrica 0.205 Nucleoeléctrica 0.199

Fototérmica 0.281 Carboeléctrica 0.178 Eólica 0.189 Gas natural 0.140

Eólica 0.181 Combustóleo 0.116 Fototérmica 0.176 Carboeléctrica 0.138

Fotovoltaica 0.133 Gas Natural 0.109 Fotovoltaica 0.139 Combustóleo 0.107

Geotérmica 0.017 Geotérmica 0.103 Geotérmica 0.082 Geotérmica 0.102

Combustóleo 0.043 Fotovoltaica 0.064 Nucleoeléctrica 0.139 Fotovoltaica 0.086

Carboeléctrica 0.043 Eólica 0.063 Combustóleo 0.055 Fototérmica 0.083

Gas Natural 0.033 Fototérmica 0.059 Gas Natural 0.055 Eólica 0.074

Nucleoeléctrica 0.030 Hidroeléctrica 0.055 Carboeléctrica 0.044 Hidroeléctrica 0..070

Tab. 7 Valores de la sustentabilidad de las plantas generadoras de electricidad analizadas para cada etapa del ciclo de vida

Escenario 3 y 4: El resultado jerárquico emitido para el tercer escenario es: eólica, hidroeléctrica, geotérmica, combustóleo, carboeléctrica, nucleoeléctrica y finalmente las solares, por dimensión los resultados indican que: económica e institucionalmente es mas sustentable la tecnología fototérmica, socialmente la eólica y ambientalmente la geotérmica. Como resultado intermedio por dimensión para el tercer escenario, los resultados indican que: económica e institucionalmente es mas sustentable la tecnología fototérmica, socialmente la eólica y ambientalmente la geotérmica. Para el cuarto escenario la jerarquía de la sustentabilidad global quedó: Eólica, hidroeléctrica,



geotérmica, gas natural, nucleoeléctrica, carboeléctrica, combustóleo, fototérmica y fotovoltaica. Por dimensión: económica e institucionalmente la fototérmica, socialmente la eólica y ambientalmente la geotérmica. Los resultados jerárquicos de la sustentabilidad global de los ocho escenarios son presentados en la tabla No. VII, por etapa del ciclo de vida en la tabla No.VIII y finalmente por dimensión de la sustentabilidad en la tabla No. IX. CONSTRUCCION ETAPA CONSTRUCCIÓN

ESCENARIO CENTRAL 1 2 3 4 5 6 7 8

Hidroeléctrica 0.093 0.222 0.190 0.264 0.086 0.063 0.259 0.063 Carboeléctrica 0.063 0.042 0.105 0.068 0.011 0.172 0.032 0.172

Eólica 0.084 0.150 0.157 0.219 0.063 0.065 0.189 0.065 Gas natural 0.079 0.051 0.149 0.115 0.013 0.113 0.039 0.113

Combustóleo 0.065 0.042 0.1 0.052 0.014 0.113 0.043 0.113 Geotérmica 0.073 0.062 0.123 0.128 0.026 0.106 0.078 0.106

Nucleoeléctrica 0.055 0.097 0.069 0.104 0.010 0.242 0.031 0.242 Fotovoltaica 0.286 0.194 0.052 0.026 0.047 0.065 0.140 0.065 Fototérmica 0.204 0.141 0.055 0.025 0.063 0.061 0.189 0.061

OPERACIÓN ETAPA OPERACIÓN






RETIRO ETAPA OPERACIÓN






Tab. VIII Resultado de la sustentabilidad para el ciclo de vida total de las plantas generadoras de electricidad analizadas, para cada escenario



DIMENSION ECONOMICO SOCIAL ESCENARIO

CENTRAL 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 Hidroeléctrica 0.055 0.055 0.055 0.055 0.085 0.009 0.187 0.058 0.062 0.062 0.062 0.062 0.093 0.012 0.415 0.053 Carboeléctrica 0.051 0.051 0.051 0.051 0.011 0.046 0.042 0.185 0.051 0.062 0.062 0.062 0.011 0.034 0.043 0.094

Eólica 0.037 0.037 0.037 0.037 0.035 0.015 0.243 0.041 0.037 0.543 0.543 0.543 0.034 0.017 0.053 0.099 Gas natural 0.137 0.137 0.137 0.137 0.012 0.031 0.047 0.110 0.137 0.062 0.062 0.062 0.017 0.016 0.049 0.075

Combustóleo 0.025 0.128 0.128 0.128 0.012 0.024 0.047 0.113 0.128 0.062 0.062 0.062 0.014 0.018 0.043 0.095 Geotérmica 0.141 0.025 0.025 0.025 0.034 0.015 0.072 0.068 0.025 0.071 0.011 0.071 0.010 0.035 0.042 0.208

Nucleoeléctrica 0.211 0.141 0.141 0.141 0.009 0.079 0.034 0.316 0.141 0.139 0.139 0.139 0.009 0.085 0.039 0.232 Fotovoltaica 0.211 0.211 0.211 0.211 0.027 0.015 0.139 0.058 0.211 0 0 0 0.020 0.016 0.104 0.075 Fototérmica 0.215 0.215 0.215 0.215 0.027 0.015 0.139 0.052 0.215 0 0. 0 0.042 0.015 0.212 0.069

DIMENSION AMBIENTAL INSTITUCIONAL ESCENARIO

CENTRAL 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 Hidroeléctrica 0.103 0.103 0.112 0.112 0.053 0.012 0.221 0.063 0.153 0.153 0.153 0.153 0.090 0.010 0.215 0.077 Carboeléctrica 0.410 0.101 0.103 0.103 0.066 0.053 0.224 0.213 0.067 0.067 0.067 0.067 0.004 0.052 0.020 0.194

Eólica 0.175 0.175 0.137 0.137 0.065 0.009 0.250 0.044 0.153 0.153 0.153 0.153 0.058 0.014 0.161 0.018 Gas natural 0.105 0.105 0.1 0.1 0.013 0.026 0.040 0.130 0.074 0.074 0.074 0.074 0.006 0.034 0.021 0.137

Combustóleo 0.105 0.105 0.093 0.093 0.009 0.040 0.036 0.143 0.053 0.053 0.053 0.053 0.010 0.032 0.045 0.1 Geotérmica 0.099 0.099 0.147 0.147 0.020 0.018 0.038 0.070 0.153 0.153 0.153 0.153 0.014 0.026 0.118 0.018

Nucleoeléctrica 0.115 0.115 0.111 0.111 0.005 0.068 0.026 0.218 0.030 0.030 0.030 0.030 0.007 0.043 0.025 0.205 Fotovoltaica 0.098 0.098 0.098 0.098 0.041 0.012 0.157 0.061 0.158 0.158 0.158 0.158 0.022 0.021 0.158 0.067 Fototérmica 0.098 0.098 0.098 0.098 0.038 0.012 0.158 0.059 0.158 0.158 0.158 0.158 0.039 0.016 0.247 0.059

E = económica, S = social, I = institucional y A = ambiental Tab. IX Valores de la sustentabilidad de las plantas generadoras de electricidad analizadas

por dimensión, del escenario cinco

Escenario 5 y 6: En el escenario cinco el resultado jerárquico de la sustentabilidad global de las centrales eléctricas por tipo de combustible es: hidroeléctrica, fototérmica, eólica, fotovoltaica, geotérmica, gas natural, combustóleo, carbón y nucleoeléctrica. En el escenario seis es: nucleoeléctrica, carboeléctrica, combustóleo, gas natural, geotérmica, fotovoltaica, eólica, fototérmica e hidroeléctrica; presentados en la Tabla VII. También como resultado intermedio por dimensión (tabla No. IX) indican que: en el escenario cinco desde el punto de vista económico es mejor la energía eólica; desde el punto de vista social es mejor la hidroeléctrica, desde el punto de vista institucional es más sustentable la fototérmica y desde el punto de vista ambiental es mejor la tecnología eólica. En el escenario cinco desde el punto de vista económico, ambiental e institucional es mejor la tecnología nucleoeléctrica; desde el punto de vista social es más sustentable la nucleoeléctrica. Escenario 7 y 8: En el escenario siete, el resultado jerárquico de la sustentabilidad global de las centrales eléctricas por tipo de combustible es: Hidroeléctrica, eólica, fototérmica, fotovoltaica, geotérmica, nucleoeléctrica, combustóleo, gas natural y carboeléctrica; en el escenario ocho el resultado es: nucleoeléctrica, gas natural, carboeléctrica, combustóleo, geotérmica, fotovoltaica, fototérmica, eólica e hidroeléctrica. Como resultado intermedio, por dimensión en el escenario siete económica y ambientalmente es más sustentable la tecnología eoloeléctrica, institucionalmente la fototérmica y socialmente la hidroeléctrica. En el último escenario en las cuatro dimensiones de la sustentabilidad es más sustentable la tecnología nucleoeléctrica. Jerarquización de todos los escenarios: Al ordenar todos los resultados de sustentabilidad de los 8 escenarios en forma jerárquica y proponer 2 posibles resultados: arriba de la mediana aceptables y por debajo de la mediana no- aceptables, se determino el



numero de veces que cada una de las centrales cae dentro de los dos probables resultados, como se observa en la tabla No. X Tomando el criterio que: de 8 escenarios, por lo menos en 4 de ellos aparezcan las centrales para considerarlas aceptablemente sustentables, podemos observar que 2 de ellas son recomendables por encontrarse en 6 de los escenarios y otras cuatro son aceptables por estar presentes en 4 de los 8 escenarios.

ACEPTABLES NO ACEPTABLES

Eólica 6 Nucleoeléctrica 6 Hidroeléctrica 6 Combustóleo 5 Fototérmica 4 Carboeléctrica 5 Fotovoltaica 4 Fotovoltaica 4 Gas Natural 4 Fototérmica 4 Geotérmica 4 Gas Natural 4

Carboeléctrica 3 Geotérmica 4 Combustóleo 3 Eólica 2

Nucleoeléctrica 2 Hidroeléctrica 2 Tab. X Resultado final de la Jerarquización del total de resultados de sustentabilidad de los 8

escenarios, de todas las centrales eléctricas analizadas

7. CONCLUSIONES

1. Los resultados de la evaluación de la sustentabilidad en los ocho escenarios va de acuerdo con las preferencias señaladas por las personas (evaluadores). En seis de los ocho escenarios las tecnologías más sustentables son las energías renovables.

2. En los escenarios 75 y 100% tecnócrata, para que la tecnología nucleoeléctrica resultara la más sustentable fue necesario considerar como prioridad que en la dimensión ambiental y económica de esta tecnología sustentablemente es la mejor.

3. El análisis de sensibilidad indica que no hay variación en la estructura jerárquica de las centrales eléctricas con relación a la sustentabilidad global.

4. Al establecer un rango para definir el estado de los 8 escenarios y de cada una de las centrales. Con estos resultados podemos decir que las centrales: eólica e hidroeléctrica de las 9 centrales en total analizadas son las mas recomendables y aceptablemente sustentables.

5. Uno de los aspectos claves de las políticas energéticas del país para lograr un desarrollo energético sustentable es el desarrollo de las energías renovables por que estas contribuyen a la reducción de emisión de gases de efecto invernadero principalmente CO2 minimizando el impacto al ambiente, aseguran el suministro del combustible, además de disminuir la dependencia de los productos petrolíferos, haciendo la mejor opción el escenario ecologista

6. Dados los antecedentes disponibles y presentados aquí, la sustentabilidad del desarrollo energético nacional constituye un interrogante mayor. Ello se traduce en la urgente necesidad de establecer una política energética que apunte a:

Un abastecimiento seguro, de calidad y a costos razonables Un compromiso real con el medio ambiente La satisfacción de los requerimientos energéticos del total de la población La reducción de la dependencia energética nacional



8. AGRADECIMIENTOS

Al CONACYT por la beca No. 157648, otorgada para mis estudios de doctorado. A Systems Analysis Laboratory Helsinki of the University of Technology (http://www.hipre.hut.fi/.) por el uso del software Web Hipre.

9. BIBLIOGRAFIA

ANES, 2005. Roldán y Martínez, Evaluación de la sustentabilidad en la etapa de operación de cinco plantas generadoras de CFE, Memorias XXIX Semana Nacional de Energía, Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, 2005. http://www.iaea.org/publications/factsheets/ spanish/inidcators_sp.pdf.

IAEA (2000) Organismos Internacional de Energía Atómica, Indicadores del desarrollo energético sostenible.

INEGI (2000). Indicadores de desarrollo sustentable en México, México. www.semarnat.gob.mx.

J.M. Cabello (2000) Un método para la resolución de estudios de impacto ambiental en la industria del cemento, Economía Industrial, No.332, 2000/II.

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http://www.iie.org.mx/boletin032003/tend.pdf, Blanca Iris Romero Rodríguez, El análisis del ciclo de vida y la gestión

Saaty, 1998. Evaluación y decisión multicriterio. Reflexiones y experiencias, Thomas Saaty, Universidad de Pittsburg, USA, UNESCO, 1998.

Urquidi, 1996. Víctor L. Urquidi, México en la globalización, Condiciones y requisitos de un desarrollo sustentable equitativo, Fondo de Cultura Económica, México, 1996.

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