Una nova eina de simulació per a la transició energètica: el model pymedeas

Benvolgudes lectores,

En aquest post us presento el darrer article que ha sortit del projecte MEDEAS. L’objectiu del projecte era proporcionar una eina de simulació de codi obert i transparent per ajudar a analitzar la transició energètica a una economia baixa en carboni. Doncs bé, el model pymedeas és el resultat de l’esforç de tot l’equip del projecte durant quatre anys i aquest article publicat la seva part més important i visible. El model, que es pot córrer a tres nivells geogràfics (món, Europa i Austria), el podeu descarregar de forma gratuïta a la web del projecte (aquí).

En l’article fem una revisió dels diferents enfocaments per modelar la transició energètica cap a una economia descarbonitzada. Identifiquem una sèrie de limitacions en els models actuals, com ara la manca de consideració de situacions fora d’equilibri (com una transició energètica) i les retroalimentacions no lineals. Tampoc es consideren en molts casos (com els escenaris SSP) les limitacions biofísiques. Per abordar aquestes qüestions, s’ha creat el model pymedeas (un model d’avaluació integrada IAM, de les sigles en angès) que permet a qualsevol que hi estigui interessat, sense cap cost en llicències de programari (està programat en Pyhon, llenguatge de codi obert), explorar el disseny i la planificació d’estratègies i polítiques adequades per descarbonitzar el sector energètic a nivell mundial, de la UE i a nivell d’estat. La principal novetat del nou model de codi obert és que aborda la transició energètica tenint en compte els límits biofísics, la disponibilitat de matèries primeres i els impactes del canvi climàtic. Aquest article mostra les capacitats del model mitjançant diversos experiments de simulació per explorar rutes alternatives per a la transició renovable. Per simplificar els anàlisis ens hem centrat en dos escenaris bàsics (tots dos prenent com a referència l’escenari de l’IPCC SSP2): BAU i OLT (Optimal Level Transition). 

Algunes variables del model en la simulació de referència pels escenaris BAU i OLT, en dos nivells geogràfics: Món (columna de l'esquerra) i UE (columna de la dreta). 

En els dos escenaris es veu el paper que juga el requeriment a ultrança de creixement i l’impacte en l’economia a mitjà termini. La diferència entre els dos escenaris és la taxa d’implementació renovable que, en el cas de l’OLT és més alta que en el BAU (el qual extrapola les tendències actuals). En tots dos escenaris s’activen i desactiven quatre opcions (hipòtesis): Eficiència, TRE, Canvi climàtic i Escassetat. Per veure com actuen de manera aïllada o en conjunt s’activen o desactiven una cada cop o de forma conjunta. En els escenaris seleccionats d’aquest treball, es constata que l’escassetat futura de combustibles fòssils és el factor més influent de l’evolució del sistema. Els canvis d'eficiència i els danys pel canvi climàtic són també determinants importants que influeixen en els resultats del model. Aquest treball es el resultat d’un taller fet al novembre del 2018 on hi va participar tot el consorci i es van fer les proves i tests del model pymedeas que ara han sortit publicades en aquest article. 

Amb aquest treball doncs, es posa a disposició de la societat una eina de codi obert, transparent i que tothom pot utilitzar al seu ordinador, per dissenyar o analitzar polítiques energètiques i de sostenibilitat en aquest temps futurs que s’albiren tant complexos i que requereixen de la màxima implicació i esforç de tots els que ens dediquem a la recerca.

Salutacions,

SZD

El sistema de transport Europeu en una economia 100% renovable

Benvolgudes lectores,

Aquest és un post divulgatiu d’una de les darreres publicacions ( que podeu trobar aquí) dels resultats del projecte MEDEAS (www.medeas.eu) sobre el transport a Europa i les seves implicacions i canvis necessaris per fer-lo sostenible. Aquest article és una continuació i millora del que ja vam publicar aquí fa dos anys pel transport global i del que també en vaig fer un post. Ja en aquell treball indicavem com una transformació global del transport necessitava canvis estructurals de la logística del sector i que calia tenir en compte indicadors geofísics, la limitació de minerals i el rediseny de les xarxes de transport, a més d’una reducció dels modes de transport privat per carretera i del transport aeri i marítim. En aquest treball utilitzem un càlcul similar (avaluant costos de substitució del parc existent a l’any 2016 si canviem totes les unitats existents per d’altres amb tecnologia no fóssil). 

La metodologia que utilitzem té dues vessants: l’ús del que es coneix com intensitat energètica i l’avaluació de dos escenaris tipus (el bàsic i el que anomenem tot-vies, all-rails en anglès). 

La intensitat energètica d’un sector econòmic és l’energia emprada per generar una unitat de PIB, per tant, el que ens dóna és energia (Joules) per dóllar (o euro). Amb la intensitat energètica i el cost estimat dels nous vehicles obtenim un cost energètic (en Joules) de transformar tota la flota considerada. Ja veiem que el cost (energètic) avaluat aquí es centra en el reemplaçament de cada mode de transport per alternatives renovables, no té en compte diversos factors que s’haurien d’incloure en una anàlisi més detallada que inclouria el cicle de vida i que tindria en compte la manufactura dels productes per construir els vehicles (materials) i l’energia per manufacturar-los que, al seu torn, depèn del sector economic on s’imputin. Ja veiem doncs que una anàlisi més detallada implica moltíssimes dades. L’avantatge de fer aquest càlcul és que és una estimació a la baixa i dóna idea de la inversió necessària només per canviar la flota de vehicles sense altres consideracions. És doncs un exercici de mínims que, a l’hora de fer volar coloms de la indústria (i l’administració) amb el ‘vehicle elèctric’ posa en evidència que les inversions plantejades actualment són totalment insuficients i vol ser un avís a navegants en el futur si assumim la possibilitat de substitució i en calculem tot el cost. Naturalment a aquest cost caldrà afegir el cost de la transició en generació elèctrica, infrastructura energètica, manteniment... tot això en un present/futur amb menys potència disponible total.

Com a segona peça metodològica utilitzem els escenaris. Els escenaris són conjunts d’hipòtesis que ens ajuden a entendre situacions diferents per fer les anàlisis corresponents. En aquest treball hem considerar dos conjunts d'hipòtesis principals:

1) Base: tots els vehicles es reemplacen per vehicles elèctrics sense fer canvis de modes de transport (cotxes a cotxes, camions a camions, etc.). En aquest escenari s’avaluen dues situacions: post de recàrrega i vehicles amb catenària: TEV de les sigles en anglès (trolebusos a les ciutats i camions elèctrics per carreteres).

2) Tot-rails: es suposa que tot el transport terrestre es fa per tren. Per tant, es considera el cost d’ampliar la infrastructura necessària per establir un sistema de trens elèctric que pugui donar el mateix servei que dóna actualment la flota de vehicles terrestres.

En el següent esquema queden sintetitzats els escenaris considerats (la figura, en anglès, la podeu trobar a l’article aquí).

Els resultats ens dónen una avaluació aproximada de l’energia necessària per fer el canvi en cada escenari:

Els escenaris esmentats ens dónen que caldria una inversió d’entre el 2.3 i el 2.7 % del PIB anual de la UE durant 30 anys per la substitució del parc mòvil. Per altra banda, el nou sistema de transport requeriria un 16% menys energia que el de l’any 2016, amb una reducció del 70% del transport per carretera. Si volguéssim mantenir el volum de transport marítim i aèri, implicaria un increment de consum energètic del 162% i 149% per aquests modes, respectivament. En l’escenari tot-rails (transport terrestre basat en trens elèctrics exclusivament) hi hauria una reducció del 29% de consum energètic. 

Veiem doncs que amb aquest treball, utilitzant hipòtesis molt conservadores i sense tenir en compte els canvis necessaris en d’altres sectors socio-econòmics, donem unes quantitats que senyalen per on cal anar la inversió si es pretén fer una transició renovable del transport. Ara, la pregunta és: qui farà aquesta inversió, com la farà i d’on es treurà el capital per fer aquesta transformació?

Salutacions,

SZD