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

La transició renovable i els escenaris de futur

Benvolgudes lectores,

En aquest post faig un petit resum d’un article del grup de l’ICM, que ha sortit publicat recentment sobre l’evolució futura de la producció de petroli i com poden ser els escenaris de transició renovable.

Fa uns quants anys, l’Antonio Turiel va fer un post basat en dades de l’Agència Internacional de l’Energia (IEA, per les sigles en anglès) on feia uns càlculs de com seria en el futur l’evolució de la producció de petroli tenint encompte l’energia neta. Doncs bé, prenent com a base aquells càlculs vam proposar-nos analitzar més en detall les dades i, després, mirar de relacionar-ho amb la implantació de renovables. Tot seguit passaré a explicar breument els resultats més importants, però deixeu-me dir aquí que no ha estat fàcil publicar aquest article. Ha costat més de dos anys i mig des de que el vam enviar a la primera revista, Energy Policy. Aquesta revista, després de tenir-lo durant un any i mig en revisió i passar per tres rondes de revisions el va desestimar sense fer cap crítica en absolut a problemes en els càlculs o en la part científica. Què passava (i passa) amb aquest article? doncs que algunes de les conclusions a les que arribem posen en qüestió les previsions de la mateixa Agència Internacional de l’Energia. Tot seguit veureu perquè, us explico els punts principals que hem estudiat.

1) Anàlisi de les previsions de l’IEA. Quan vam fer els càlculs (a finals de l’any 2014) ens vam fixar en que les estimacions de l’IEA canviaven en dos informes de només dos anys de diferència (2012 i 2014) i ho posem en evidència en l’article (taula 1). El que acabem mostrant és que les prediccions de l’IEA són fetes amb objectius predeterminats, qüestionant doncs la validesa dels resultats del models que utilitzen. 

2) A partir de les estimacions de producció en volum passem a les estimacions d’energia bruta (figura 1) tenint en compte els diferents tipus de petroli que dóna l’IEA. També comparem aquestes estimacions amb les corves de producció d'altres autors i veiem que les corves de l’IEA no segueixen en tot el període representat el model de Hubbert (excepte si eliminem la categoria de ‘camps per descobrir’). Cosa lògica si tenim en compte que les dades estan ‘cuinades’ tal com hem dit abans.

Figura 1

A partir de l’energia bruta calculem l’energia neta tenint en compte la TRE (constant) de cada un dels tipus de petroli (figura 2).

Figura 2

Com veiem, la gràfica de l’energia neta ja no és tant optimista i presenta un estancament i lleuger descens de la producció a l’any 2040.
Si en lloc de suposar que la TRE serà constant al llarg del temps, la suposem decreixent (de fet sabem que ha anat baixant pel petroli: de 100:1 a 20:1 o menys actualment per al cru). Llavors podem suposar diferents models de descens de la TRE, el més optimista (potencial) ens dóna (figura 3).

Figura 3

Que dóna un clar descens respecte el màxim (sobre el 2020) i es situa prop dels 80 milions de barrils diaris, per baixar, al 2040, sobre el 75 milions de barrils diaris.

Si emprem però un model de decreixement lineal (cas més pessimista, figura 4) ens dóna una situació de producció de tots els líquids que baixa a 40 milions de barrils diaris per al 2040 (la meitat de la producció en el màxim). 

Figura 4

3) Tenint en compte aquest descens en la producció d’energia neta per tots els líquids del petroli, mirem de veure quin hauria de ser el creixement renovable per compensar aquesta caiguda. Ho fem tenint en compte dues hipòtesis:

a) l’energia neta total (líquids del petroli + renovables) es manté constant i igual a la màxima en el pic. Això implica, tenint en compte la correlació entre PIB i producció de petroli, l’estancament del PIB i, per tant, de l’economia. Veiem en la figura 5 quin és el % de creixement en renovable per aquesta hipòtesi. Les dades ens diuen que, pel model de decaïment de la TRE potencial, necessitem un creixement que és per sota de l’1% anual per a tot el període (fins a 2040). Recordem però, que això implicaria un estat de crisi constant en el model actual per falta de creixement en el PIB.

Figura 5

b) pet tal que l’economia creixi suposem que l’energia neta incrementa un 3% anual. En aquest cas (figura 6) veiem que la taxa d’implementació creix molt i es manté sempre per sobre del 4%.

Figura 6

4) A banda d’aquests càlculs en l’article també fem una estimació del cost energètic de la infraestructura necessària pel desenvolupament renovable: 160.5 Gboe (Gboe vol dir mil milions de Barrils de petroli equivalent). Si aquesta energia la repartim en 25 anys (una primera estimació del que tardaria la transició) són 17.6 milions de barrils diaris que és un 22% de l’energia neta produïda al 2015.

Conclusions

I) Aquest treball demostra que la transició a un sistema de subministrament d'energia renovable s'ha de definir tenint en compte la TRE de les fonts d'energia primàries disponibles. Les xifres presentades en aquest treball s'han de considerar estimacions optimistes/conservadores sobre les necessitats d'una transició renovable. Les taxes reals d'implantació i les necessitats d'energia poden ser significativament més grans que les que es presenten aquí si es tenen en compte altres factors.

II) Les taxes mínimes requerides per al desenvolupament de fonts d'energia renovable per arribar a una transició són factibles tenint en compte que, durant els últims 5 anys, el desenvolupament mitjà global de fonts renovables ha estat al voltant del 5%, i el 2012 té un creixement del 8% (segons dades de l'informe REN21). Aquestes taxes de desenvolupament d’energies renovables també són compatibles amb la previsió de l'IEA d'un 5% de creixement mitjana d’energies renovables durant els propers 5 anys.

III) El treball desenvolupat aquí pretén donar un conjunt de valors estimats en supòsits optimistes, estimular un debat i advertir sobre la futura disponibilitat d'energia neta global i la urgència de polítiques més concretes i determinades en tots els nivells administratius (regió, país i internacional) per recolzar i millorar la implementació d'energies renovables.

IV) La taxa d'implantació d'energies renovables implicaria més esforços per obtenir matèries primeres i, alhora, podria produir un excés de subproductes que podrien tenir dos impactes negatius. En primer lloc, la sobreoferta de productes hoste eventualment innecessaris podria baixar els seus preus i desafavorir el reciclatge d'aquests metalls, situació que en l'actualitat s’ha donat en les economies emergents, depenent fortament de les empreses. Una segona retroalimentació negativa és l'impacte ambiental associat a l'extracció i el processament d'enormes quantitats de matèria primera, traduint-se en el millor dels casos, en un augment de les emissions de Gasos d’Efecte Hivernacle que podrien superar els beneficis dels estalvis d’emissions de les fonts renovables i, en els pitjors casos, a un augment de la dispersió al medi de metalls pesants potencialment tòxics i d'elements radioactius.

Finalment dir que, com heu vist en aquest resum, benvolgudes lectores, tot i que la transició renovable és imprescindible, planteja uns reptes molt importants a tots els nivells: ecològic, tecnològic, social, polític... I per tant, cal que ens comencem a plantejar si aquesta transició és realment possible en el marc de l’actual sistema econòmic.

Salutacions,
SZD 

El projecte Europeu MEDEAS: recerca sobre la necessària transició energètica

Benvolgudes lectores (1),
En aquest post m'agradaria presentar el projecte europeu MEDEAS. Ho vull fer però des d'una perspectiva diferent a la que s'entén per divulgació científica més convencional i, per tant, sortir una mica de l'estil més fred i objectiu que, per deformació professional, tenim tendència a mantenir com a norma la gent del meu ram. Així doncs us en faré cinc cèntims des del punt de vista de qui l'ha escrit i el coordina. Si en voleu trobar una versió més objectiva, amb les línies de recerca principals i els objectius científics podeu consultar tant la web del projecte com l'article que he escrit per la revista 15/15\15.
Les lectores que segueixen els meus posts hauran vist que, com tothom que escriu regularment en un mitjà de comunicació, mantinc unes certes dèries en explicar i intentar divulgar les causes inherents de les crisis que estem patint. El missatge sempre acaba sent que cal actuar, cal implicar-nos, cal funcionar com individus que transformem el BAU. Doncs bé, seguint una mica aquestes dèries, fa cosa de tres anys vaig decidir que, a més de divulgar i conscienciar sobre aquesta temàtica, potser podia contribuir amb el meu granet de sorra en un altre camp, el de la recerca, per implicar-me més en la necessària transformació social i econòmica. I seguint doncs aquesta idea em vaig plantejar preparar un projecte de recerca per poder investigar quins serien els passos necessaris per fer una transformació de la nostra societat de la magnitud que cal fer. Com que els aspectes a estudiar són molts, em vaig centrar en allò que estava més relacionat amb la meva activitat científica d'aquell moment (de fet, encara hi continuo treballant en aquesta activitat, però cada cop menys): els models oceànics de simulació per ordinador i l'anàlisi de patrons i comportaments complexes a partir de mesures. La idea que tenia era construir un model de simulació de l'evolució de la producció d'energia, dels recursos i de variables econòmiques i socials a nivell global, per després poder-lo aplicar a parts específiques del món (Europa o països concrets). Les lectores informades ja intuiran que existeixen molts models que estudien aquestes qüestions. Un model tradicional en aquesta línia a nivell global és el World3. De fet, la idea no era (ni és) fer un altre model semblant al World3 és, més aviat, prendre'l com una inspiració per veure de crear una eina que vagi més enllà d'un model com el World3, incorporant el coneixement actual en els camps energètic, social i econòmic. Caldria que fos una eina prou flexible i entenedora per poder ser utilitzada per persones que no siguin totalment especialistes en el camp de l'energia, per tal de que puguin contribuir-hi des de la seva perspectiva. Doncs bé, en aquest camí (que no ha estat precisament de roses) vam aconseguir (a finals d'aquest any passat) que la Comissió Europea ens financés el projecte MEDEAS, que va ser l'evolució de les idees que es van anar covant durant els dos anys anteriors. La idea del projecte va anar evolucionant i també el consorci inicial, que va passar de 5 institucions (ICM-CSIC , INSTM , CRES , CIRCE  i UVA ) a 12 (ICM, INSTM, CRES, CIRCE, MU, UVA, ARU, BSERC, IIASA, DUHA, AEA i B4Y). I ha passat de ser un projecte que es centrava en l'àmbit Mediterrani (amb dues institucions espanyoles, una catalana, una italiana i una grega) a ser un projecte amb institucions de 8 estats de la UE (Espanya, Itàlia, Grècia, Àustria, Bulgària, Txèquia, Bèlgica i Regne Unit) a tenir tot el domini en tota Europa. S'hi han implicat persones i grups prou importants com alguns dels que formem l'OCO  (l'Antonio Turiel, l'Antonio García-Olivares, el Quim Ballabrera i l'Emili García), n'Ugo Bardi, el grup de dinàmica de sistemes de la Universidad de Valladolid, el grup de l'Alicia Valero (CIRCE) i agencies d'energia i grups de recerca en sostenibilitat de diferents països a més d'una ONG i una empresa. En el procés per anar perfilant el projecte calia veure què podíem oferir a la recerca que actualment es fa en el camp energètic. I en la cerca de quin és l'estat de l'art me'n vaig adonar de dos punts per a mi molt importants i que vull compartir amb vosaltres.
Primer, és evident que existeixen nombroses iniciatives que tenen en compte el 'Peak Everything', que a Europa els plans d'implementació d'energies renovables i de transició energètica ja estan contemplats com estratègies futures. Només cal donar un cop d'ull al SET-Plan o al Energy Roadmap 2050. Aquestes iniciatives plantegen que pel 2050 es redueixin en un 80% les emissions de CO2, la qual cosa vol dir que Europa cal que implementi ambiciosos plans de desenvolupament d'energies renovables.
Segon, que hi ha una evident manca de transparència i de facilitat d'accés als models energètics més enllà de les agències d'energia estatals o àmbits acadèmics. La dificultat d'accés es dóna en dues vessants: el programari necessari per utilitzar aquests models és sota llicència privada-corporativa (fins i tot per utilitzar el model World3 cal comprar un software propietari: el Vensim). Per tant, si algú vol utilitzar el model que fa servir l'Agència Internacional de l'Energia (AIE) per fer les seves previsions o el model que s'utilitza a Europa (els quals es basen en un software conegut com TIMES-MARKAL) cal que pagui i s'endinsi en la complexitat d'uns models que requereixen molt de temps per aprendre'n l'ús. Així doncs, per una banda, un model complex requereix un temps d'aprenentatge llarg i un cert grau de coneixement previ i això fa que no tothom el pugui utilitzar fàcilment. Però per una altra banda, la producció d'energia es considerat un sector estratègic per a qualsevol estat i, al ser-ho, no es facilita l'accés a informació en aquest camp per a qualsevol usuari interessat. Tot això fa que, tot i que la majoria de recerca que es fa en aquest àmbit, està pagada amb els diners de tots, les eines que utilitza aquesta recerca no siguin públiques. Al final això re-alimenta el fet de que per comprovar o utilitzar els resultats de les simulacions de la AIE per a qualsevol estudiós o persona interessada que no pertanyi al col·lectiu 'propietari' d'aquesta eina, ho tingui difícil i li representi una despesa.
Detectades aquestes mancances, el projecte MEDEAS pretén posar a disposició de qualsevol persona interessada un model de simulació que sigui totalment públic, que es pugui utilitzar amb llicència GNU i programat en un llenguatge que sigui d'alt nivell i relativament fàcil d'utilitzar: Python. Aquest llenguatge és d'ús corrent actualment i amb ell es programen moltes aplicacions.
Per altra banda el MEDEAS també pretén incloure aspectes socials i econòmics en el model i crear una comunitat d'usuaris que vagi creixent, mitjançant un fòrum d'usuaris que pugui aportar els seus programes per a que puguin ser utilitzats per altres usuaris. La idea bàsica del projecte és crear una eina pública, pensada per que els propis usuaris la vagin modificant i expandint, seguint la filosofia de tot codi obert. Per aconseguir això, el MEDEAS té previstes activitats de divulgació com, per exemple la creació d'un MOOC o un formar un comitè assessor en la construcció i l'ús del model.
Finalment, en la part més tècnica, el model MEDEAS, parteix del WoLiM i tindrà tres sub-models: el model global, el model Europeu i finalment un model de país que serà una mitjana de tots els països de la Unió Europea.
Per acabar, deixeu-me sintetitzar en quatre punts allò que pretén el projecte MEDEAS:
1) Construir una eina informàtica per ajudar a la planificació de la transició energètica, tenint en compte aspectes socials, ambientals i econòmics.
2) Aquesta eina informàtica estarà a disposició de qualsevol ciutadà i estarà pensada per una audiència no especialitzada. El programari utilitzat serà Open Source (Python).
3) el model MEDEAS tindrà un disseny modular per estudiar diferents sectors economics i escales espacials. Amb aquest disseny es pretén que s'adapti a les diferents necessitats de cada usuari interessat.
4) Amb MEDEAS es pretén aportar una eina per poder dissenyar de manera més eficient polítiques que fomentin la transició cap a un nou model socio-econòmic basat en energies renovables i respectuós amb el medi ambient.

Us aniré posant al dia a través d'aquest bloc del avenços que anem fent en aquest projecte.
Salutacions,
SZD


(1) Seguint les recomanacions de la lingüista Carme Junyent, deixaré de desdoblar el gènere en els meus escrits.  

Velocitat, immediatesa i eficiència

(http://www.spreadeffect.com/blog/improve-website-speed/)

Benvolguts/des lectors/es,

Fa dues setmanes vaig estar donant una conferència a Eivissa i, dinant amb alguns dels companys que havien estat organitzant i participant en les conferències, va sortir el tema de que aquesta societat en la que vivim té una dependència extraordinària de la hiper-connectivitat i la immediatesa: volem estar connectats amb tot el món de la manera més ràpida possible (internet i els viatges en avió en són una manifestació clara). Reflexionant una mica sobre el tema, la qüestió no és precisament anecdòtica i mereix, al meu entendre, un aclariment sobre quines relacions té aquesta dependència sobre el consum i necessitat  d'energia i com afecta això a la gestió del col·lapse societari que estem ja experimentant.

Com ja he comentat abans, la societat en la que vivim és la societat del culte a la velocitat i, com a conseqüència directa, de la immediatesa. Això no és res de nou, és ben conegut i acceptat, -fins i tot en les seves repercussions psicològiques, en el que s'anomena estrès-. Per tant, no ens plantegem mai si aquest fet és quelcom que hàgim de canviar de manera fonamental o, encara més, per quina raó hem arribat a fer-nos tant dependents de la velocitat i la immediatesa.

Així doncs, quina relació té aquest requeriment d'immediatesa amb l'energia i el col·lapse de la societat? 

Veiem primer com ho relacionem amb l'energia. En un món canviant i amb una necessitat de que tot vagi de pressa, es necessària una gran capacitat d'acceleració (canvi en la velocitat). Aquesta capacitat de canvi en la velocitat, físicament, fa que necessitem, en mitjana, més potència, és a dir més energia per unitat de temps. Físicament ho podem veure pensant en un cotxe. Si volem que aquest cotxe assoleixi grans velocitats en poc temps, caldrà que tingui una gran acceleració i aquesta acceleració vindrà condicionada per la potència que pugui donar el seu motor, és a dir per la capacitat de fer treball (físic) del motor per unitat de temps. Com ja he dit en alguns posts i també va comentar l'Antonio en algun altre, l'important és la potència que necessitem i, ja vaig aclarir que, quan parlem del pic del petroli (Peak Oil), no parlem del màxim d'energia accessible a la societat, estem parlant del màxim d'energia per unitat de temps subministrable a la societat. Com a detall fixeu-vos que, pel que fa a combustibles fòssils, les unitats habituals són milions de barrils equivalents de petroli per dia (unitat de potència) o, en renovables, la unitat directament és el Watt o algun dels seus multiples (kilo, mega, o giga). Per tant, la immediatesa i la velocitat en la societat s'han donat perquè hi ha hagut una disponibilitat social (pels països del primer món) immensa de potència des del començament de l'època industrial. Però és que això ha generat al mateix temps una dinàmica social pròpia i ara tots ens hem fet depenents d'aquesta capacitat d'acceleració i d'accés ràpid a qualsevol lloc, cosa o informació en el món globalitzat i s'ha convertit en una característica intrínseca del sistema que el duu, precisament a una inèrcia fatal. Per tant, l'increment en la producció de petroli diària i el creixement del PIB no són doncs més que realitats que van unides a aquesta necessitat d'immediatesa. 


Però és que afegit a tot això existeix un fet que sovint passa desapercebut. La capacitat d'increment, o tant sols de manteniment, de potència actual passa per tenir una font d'energia amb una alta densitat energètica i que al mateix temps pugui ser també un vector energètic. Què és la densitat energètica? Si la densitat és la quantitat de matèria per unitat de volum, la densitat energètica és la quantitat d'energia emmagatzemada per unitat de volum. Aquí us presento una figura de la densitat energètica dels diferents materials 

Veiem que la densitat energètica de, posem, el diesel, no és la mateixa que la de la biomassa i ni molt menys no és la mateixa que la de les bateries de zinc. Acompanyant al concepte de la densitat energètica, cal tenir en compte l'eficiència de conversió d'energia  que ve a ser una altra forma de considerar el que ja hem introduït aquí com a TRE. 

Vist tot l'anterior, amb més potència podrem obtenir no només qualsevol producte de manera massiva, sinó que l'obtindrem de manera més ràpida. Aquesta immediatesa és necessaria en una economia competitiva com l'actual, en la que un dels factors a tenir en compte és qui pot subministrar amb més rapidesa. És per això que, si volem mantenir la velocitat en el sistema mai podrem reduir la potència necessària (i per tant fer que el sistema sigui més eficient).

Bé, i això què té a veure amb el col·lapse? Doncs si tenim un sistema globalitzat, en el qual cadenes de producció, subministrament i consum estan pensades per funcionar en un règim de velocitats (de temps d'entrega) determinats (assumint energia barata i abundant). En el moment en que aquestes velocitats (o terminis de producció i entrega) no es puguin satisfer, senzillament, perquè no hi haurà prou potència per mantenir-ho, certes parts de les xarxes de producció-distribució poden arribar a aturar-se, generant efectes en cadena locals que, eventualment, poden afectar a grans àrees. I no estic parlant precisament de la falta de benzina a les gasolineres, estic parlant de costos de transport i distribució de qualsevol producte. Evidentment que passat un temps, el sistema es pot readaptar als nous temps de producció i transport, però el fet és que aquesta adaptació serà reactiva i no proactiva, degut, precisament a la nostra adicció a la immediatesa. 

En fi, benvolgut/da  lector/a, ens hem convertit en addictes a una manera de fer i de funcionar que, de no canviar-la o reconduir-la, ens porta directes a situacions complicades. La necessitat imperiosa d'acceleració (immediatesa i rapidesa) ens ha convertit en quelcom que, mentalment, ens duu a comportar-nos de la mateixa manera que les persones amb addiccions. Potser caldria que ens anéssim conscienciant de que el món futur serà, necessàriament més lent, a més de molt més gran, del que ho és ara.
Salutacions,
SZD

Energia i complexitat, o perquè l'eficiència a nivell social és una quimera.

(https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiDSHdbh-S8QL5OTzNshDQXOaLXxbcv-ElJ8CnyJpRRAY25nC7rQssf8n-PvMHMnHSVCYQu_rBqoORmMqcsvhsYpfCfZsPgBU4PPE4a8gMIpJq88HN1YpF9mhsUdLkB-0tb_XAV5kAVs3KU/s1600/eat_earth_0.png)

Benvolguts/des lectors/es,
Avui desenvoluparé una idea important per entendre perquè és molt difícil que es doni la transició generalitzada i suau d'un món, com l'actual, amb energia abundant, a un altre on aquesta energia ha disminuït considerablement fins a nivells anteriors a la revolució industrial. En un altre post ja vaig donar una raó, més aviat psicològica, de perquè hi ha d'haver un cert grau de col·lapse per tal que la gent 'reaccioni' i faci alguna cosa per evitar un desastre col·lectiu. El concepte que vull explicar aquí el va introduir en Tainter al llibre que ja he citat unes quantes vegades, però en essència, sota una altra formulació, a l'ecologia ja estava enunciat abans.
L'anomenada llei dels retorns decreixents es basa en dues variables: energia i complexitat.
Sense energia una societat no pot existir. Aquí entenem com energia disponible socialment no només aquella que ens permet construir màquines i fer-les funcionar, desplaçar-nos o fabricar substàncies de qualsevol tipus, sinó també com allò que, a través de l'alimentació, permet als humans existir. Només cal recordar que, quan es parla d'alimentació es fan servir les calories (una mesura d'energia) per avaluar la quantitats de menjar per dia necessària per tenir una vida activa saludable.
Per altre costat tenim la complexitat d'una societat. Aquesta s'entén, generalment, com un conjunt de conceptes com la seva mida, el nombre i distinció de les seves parts, la varietat de funcions socials especialitzades que incorpora, el nombre de personalitats socials distintes i la varietat de mecanismes existents per organitzar aquestes personalitats i funcionar com un tot de forma coherent. Quines característiques té doncs una societat complexa? Doncs, per citar-ne algunes: té un alt grau d'estratificació i diferenciació social; molta especialització ocupacional i econòmica, tant pel que fa als individus, com als grups o territoris; un alt grau de centralització, és a dir una gran regulació i integració dels diversos grups econòmics i polítics per les elits, una gran inversió en aquells elements que defineixen 'civilització' (com pot ser arquitectura monumental, literatura i art, etc.), grans fluxos d'informació entre individus, entre grups polítics i econòmics i entre centre i perifèria, una gran integració de territoris en grans unitats polítiques, etc. Suposo que podem trobar en la societat actual globalitzada totes aquestes característiques.
Un cop entenem què és la complexitat a nivell social podem veure que el col·lapse d'una societat és, senzillament, la pèrdua sobtada d'un nivell establert (és a dir, que duri més de tres generacions) de complexitat socio-política. Com de sobtat (o ràpid) cal que sigui aquesta pèrdua de complexitat per parlar de col·lapse? Doncs diríem que aquesta pèrdua de complexitat no pot estendre's fins més enllà de tres generacions.
Doncs bé, la llei dels retorns decreixents diu que l'evolució d'una societat passa per un increment de l'ús de l'energia, que es transforma en un creixement de la complexitat. Aquest creixement de complexitat porta a que els retorns de l'energia invertida en obtenir-ne, cada cop siguin més petits, quedant cada cop doncs, menys marge d'energia sobrant (els anomenats retorns marginals) per invertir en més complexitat. Alerta! No és una relació causa efecte: energia crea complexitat, sinó una relació d'interacció mútua, energia i complexitat van juntes: disponibilitat d'energia es pot traduir en més complexitat que al seu torn ajuda a tenir més energia total que, amb el temps implicarà menys energia sobrant útil per a la societat. Un cop arribat al límit en que el retorn marginal és zero (és a dir l'energia sobrant per invertir en més complexitat), qualsevol petita pertorbació (això pot ser, un canvi en condicions mediambientals o inestabilitat social, per dir-ne algunes) portarà al col·lapse, és a dir, a la disminució sobtada de complexitat d'aquesta societat.
Per altra banda, si recordem el concepte de la TRE (Taxa de Retorn Energètic), dèiem que la TRE decreix amb el temps, és a dir, independentment de la societat o el recurs que analitzem, l'energia útil per a una societat, necessàriament, disminuirà amb el temps. Per tant, ambdós conceptes estan relacionats i són complementaris. La llei dels retorns marginals decreixents és coherent amb la TRE, però ens dóna més informació, perquè ens indica quin és l'efecte sobre la societat de tenir una font d'energia que pugui créixer amb el temps. La física, en particular la termodinàmica, ens ensenya que, l'explotació de qualsevol recurs natural finit està sotmès a una evolució temporal decreixent pel que fa a l'energia neta disponible. La història ens diu que la manera que té qualsevol societat de gestionar un recurs és mitjançant l'increment de complexitat, cosa que la portarà també, necessàriament, a una disponibilitat cada cop més petita d'energia útil sobrant. És a dir, tenim doncs dos lleis d'evolució, per un costat la física, per l'altre la social. Un concepte necessari, el de la TRE: encara que la societat no es fes més complexa, la física (en particular el segon principi de la termodinàmica) la portaria a tenir, amb el temps, menys energia disponible. I un altre, de social, aquesta energia s'utilitza per produir més complexitat (i créixer). Aquestes dues lleis es sumen per portar a un descens encara més brusc que si tinguéssim només el descens físic. Arribats a aquest punt podrem entendre què és en realitat el col·lapse: una adaptació del sistema complex que és la societat, a una situació d'escassetat d'energia útil per aquesta. Un cop la complexitat es redueix, queda més energia per seguir funcionant amb allò que encara queda.
Cal dir, a més, que és molt difícil que, espontàniament, cap sistema complex perdi complexitat sense que canviïn les condicions que el mantenen. Això doncs ens porta a pensar que el col·lapse és inevitable, com ja he dit altres vegades, i que és possible que en el costat dret de la corba de Hubbert es doni una retroalimentació destructiva d'aquest descens en complexitat i de la baixada de la TRE.

Tenint en compte doncs la llei dels retorns marginals decreixents podem entendre alguns dels aspectes i problemes que anem patint en aquesta crisi: des del malbaratament de recursos fins a la creixent pol·lució. Per aquest motiu veig altament improbable un canvi social espontani cap a una societat més eficient i més en equilibri amb els recursos minvants que la mantenen. És a dir, quan per alguns fòrums a internet es fa la pregunta de perquè la gent no reacciona, s'explica el fet de l'efecte dels mitjans de masses sobre la població: la manipulació de la informació, controlada pels lobbies de poder econòmic etc. Aquesta manipulació sovint utilitza mitjans subtils, alguns d'ells explicats abastament, com el de la saturació d'informació cap a l'espectador. No nego aquest paper, el que cal comprendre però és que aquests mecanismes, aquestes dinàmiques, formen part d'una societat complexa maldant per seguir mantenint aquest nivell de complexitat. I, el que cal comprendre realment és que, per tot el que acabo d'introduir en el post, la 'resignació' o 'frustració' de la gent actualment, és difícil que porti a un canvi global cap al decreixement espontani, perquè això és una auto-regulació en pèrdua de complexitat de la societat. Com he dit benvolguts/des lectors/es aquesta disminució de complexitat, no es dóna en un sistema complex, cal que canviïn les condicions que el mantenen.

Finalment, comentar el que ens ensenya la història, comenta en Tainter (tal com vaig explicar en un altre post) que en l'època de col·lapse de l'Imperi Romà d'occident, la reacció dels emperadors per evitar la descomposició va ser insistir en el BAU: més exèrcit i més centralització del poder per poder mantenir l'Imperi. Això va fer que quan arribés la descomposició ho fes més ràpidament i traumàtica. Sembla ser que les autoritats actuals segueixen una dinàmica semblant. Caldrà doncs estar preparats per quan les dues forces que ens porten al col·lapse (física, és a dir, TRE i social, retorn marginal zero) es sumin i s'alimentin mútuament.
Salutacions,
SZD

La importància de la Taxa de Retorn Energètic (TRE) i les previsions de futur (IV): la produccció agrícola i la població mundial.

                                                     (http://extension.unh.edu/Agric/AGEOA.htm)

Benvolguts/des lectors/es,
En aquesta sèrie de posts sobre la TRE he trobat parlar al final del que, al cap i a la fi, és el més important per tot ésser viu per continuar sent-ho: el menjar i l'aigua. En aquest post, doncs, veurem com el concepte de la TRE és molt útil per entendre que, tot i que la població mundial no ha parat de créixer, l'agricultura (industrial) que s'ha adoptat globalment (una altra de les conseqüències de la globalització) és cada cop més ineficient. I no només l'agricultura, l'accés i la utilització del recurs més preuat que tenim, l'aigua potable, també s'ha vist afectat pel que jo anomenaria la Patologia de l'Excés d'Energia.
Tenir en compte la TRE en agricultura implica veure que, per una banda aquesta TRE, com ja hem vist, ha anat disminuïnt en el temps, però el problema s'accentua si tenim en compte que aquesta pèrdua d'energia neta ha anat associada també a una falta d'optimització de l'agricultura, amb malbaratament de recursos (erosionant i pol·lucionant el sòl i els aqüifers). A més, el sòl cultivable s'ha anat intentant expandir, amb la conseqüència actual de que ja pràcticament no es pot expandir (Peak Soil?). Tot i així, als països anomenats desenvolupats se segueix llençant menjar, ja sigui perque no surt a compte comercialitzar-lo (com el cas de les comarques lleidatanes, amb la fruita, aquest estiu) o per boicotejar uns productes importats d'una altra àrea de la UE (a França amb els productes del sud de la 'frontera'). Ja veiem, doncs, que tot i l'anomenda crisi no es recupera ni tant sols el sentit comú i és perd encara més el sentit d'una de màximes que tots aprendrem en poc temps a valorar: el mejar és sagrat i, per tant, no es pot llençar mai.
Bé, deixant de banda les qüestions filosòfiques, és interessant aplicar el concepte de TRE a la producció agrícola de forma indirecta, com? Doncs permenteu-me una llicència estirant més el concepte de l'àmbit en que va ser pensat i on usualment s'aplica, per veure de treure un nombre (un proxi, diriem en termes científics) l'evolució temporal del qual ens doni alguna idea de l'eficiència en la producció d'aliments. Com que això seria massa complicat per un post com aquest, proposo utilitzar la població mundial com a quantitat de base. Estimem la quantitat d'energia per mantenir (de la qual una proporció serà per alimentar) la població mundial actual (en funció del temps, només cal multiplicar la població mundial per una constant). Bé, doncs si suposem un consum mitjà mínim veurem que la quantitat és creixent. No cal fer cap gràfic per adonar-se que, si la producció mundial d'energia decau, caldrà derivar l'energia utilitzada en d'altres sectors cap a la producció d'aliments, els lectors/es, suposo que ja veuen on vull anar a parar, no? Doncs bé, si a més afegim a aquest fet, l'evolució de la TRE, veiem que la cosa es complica. En fi, anem a fer quatre càlculs:

1) Primer estimaré l'evolució de la producció neta mundial de petroli tenint en compte l'evolució de la TRE. Aquest càlcul ja està fet per d'altres persones més sàbies, en podeu trobar un de ben interessant al post del professor Bardi, quan parla de l'efecte Sèneca, també podeu consultar els càlculs fets sobre la TRE a Murphy & Hall. A mi no em surt una corba de l'energia neta tant espectacular com la d'ells, però clar, tot depen dels paràmetres que triem per ajustar la TRE (he suposat un decaïment de la TRE hiperbòlic, gràcies Antonio):

2) A partir de la corba de la TRE (com he dit una funció hiperbòlica) amb la que dedueixo la figura anterior, es pot estimar quan la TRE cau per sota de 10 (sobre l'any 2063).

3) A partir d'aquesta corba (la figura anterior, de la corba neta de Hubbert), faré una suposició de màxims (extremadament pessimista) suposant que, efectivament, el sistema socio-econòmic global no desvia recursos per mantenir la producció d'aliments al nivell actual i veuré quina població pot mantenir aquesta evolució temporal de decreixement de producció. Per això primer, suposo que actualment estem mantenint una població mundial de 7000 milions de persones amb aquesta proporció i, a partir d'aquí projecto en el futur.

En aquesta gràfica podem veure que la població mundial decreix a la meitat cap al 2037 i arriba cap al miler de milió d'habitants del planeta cap al 2057. Per fer aquest càlcul he utilitzat senzillament que la porporció d'energia que ara s'utilitza per mantenir a aquesta població és constant en el temps, cosa que seria, en principi, pessimista. Suposem doncs que els líders polítics i econòmics el que fan és intentar mantenir al màxim aquesta població, desviant cada cop més recursos energètics per que això sigui possible. Si suposem que aquesta proporció creix linealment llavors tenim que la corba no canvia substancialment, és a dir, una reducció de la població a la meitat cap al 2037. Això és normal si pensem que per un decaiment tant brusc de l'energia, la derivació lineal cap a l'alimentació de la població produeix uns efectes negligibles. Què vol dir això? Doncs que les mesures cal que siguin molt més dràstiques i ambicioses. Per altra banda també cal dir que, tot i que els resultats siguin preocupants d'entrada, he suposat uns màxims, com per exemple que la raó energia-població es manté, es pot baixar moltíssim, afectant, per exemple, la qualitat de l'alimentació o en la qualitat d'altres aspectes (sanitat?), en aquest cas segurament la caiguda potser no seria tant ràpida.
En fi, ja veiem que podem jugar una mica amb els números per orientar-nos sobre quins són els terminis i els escenaris en les que ens movem amb aquests terminis. El que queda clar en tots aquests posts de la TRE és que el BAU (Business As Usual, o fer com si no passes res) ens porta a una situació de risc de col·lapse molt elevat, no ens queda molt de temps... tot i que encara queda temps.
Salutacions,
SZD