Investigadores del MIT y de la Universidad de Tsinghua, en Pekín, colaboran para aportar nuevas perspectivas sobre cómo China —actualmente el mayor emisor mundial de dióxido de carbono (CO2)— puede invertir la trayectoria ascendente de sus emisiones de CO2 en un plazo de dos décadas. Utilizan un modelo económico-energético mundial de reciente desarrollo que representa por separado detalles del sistema energético, la actividad industrial y los flujos comerciales de China.
En un estudio reciente, el equipo estimó el impacto que tendrían en el uso futuro de energía, las emisiones de CO2 y la actividad económica nuevas políticas anunciadas en China, entre ellas un precio al carbono, impuestos sobre los recursos de combustibles fósiles y objetivos de despliegue de energía nuclear y renovable. Los investigadores concluyen que, si diseñan y aplican ahora medidas agresivas a largo plazo, los responsables políticos chinos situarán al país en una senda que le permitirá alcanzar las reducciones de emisiones prometidas recientemente, con efectos relativamente modestos sobre el crecimiento económico.
En noviembre de 2014, los presidentes de Estados Unidos y China anunciaron conjuntamente que sus países se comprometían a adoptar nuevas medidas ambiciosas para frenar las emisiones de carbono. Esas promesas se consideraron un avance decisivo en las negociaciones mundiales sobre el cambio climático. Hasta hace poco, solo había compromisos vinculantes para un grupo de países desarrollados, responsables en conjunto de alrededor del 15 por ciento de las emisiones mundiales de carbono. La nueva iniciativa involucra a un país desarrollado y a otro en desarrollo que juntos representan el 45 por ciento de todas las emisiones actuales. Además, rompe un prolongado estancamiento entre Estados Unidos y China, en el que cada uno esperaba que el otro actuara primero, y sienta las bases para que otros países en desarrollo anuncien sus compromisos con el esfuerzo mundial.
La promesa de China representa un objetivo ambicioso para un país de rápido crecimiento. El país se comprometió a revertir el crecimiento constante de sus emisiones de CO2 a más tardar en 2030 y a elevar al 20 por ciento para ese mismo año la proporción de energía procedente de fuentes sin carbono, aproximadamente el doble de la proporción alcanzada hasta ahora. El compromiso plantea preguntas importantes: ¿son realistas esos objetivos y, de ser así, qué nuevas medidas harán falta para cumplirlos?
«Para cumplir sus nuevos objetivos de 2030, China tendrá que tomar medidas enérgicas, como introducir un precio nacional para las emisiones de carbono y prepararse para el despliegue seguro y eficiente de la energía nuclear y renovable a gran escala», afirma Valerie J. Karplus, profesora adjunta de Economía y Gestión Global en la MIT Sloan School of Management y directora del Tsinghua-MIT China Energy and Climate Project (CECP). «Pero, con medidas firmes, los objetivos de China son creíbles y alcanzables».
Su evaluación se basa en estudios que ella y sus colegas del CECP en el MIT y la Universidad de Tsinghua habían estado realizando antes de que se anunciara la promesa conjunta. El trabajo estuvo motivado por cambios de política que ya se estaban produciendo en China. En enero de 2013, un episodio extremo de mala calidad del aire y la consiguiente indignación pública condujeron a la adopción, en septiembre de ese año, de un nuevo plan de acción contra la contaminación atmosférica. Unos meses después, responsables políticos chinos reunidos en una importante cumbre gubernamental se comprometieron a abordar los problemas ambientales mediante nuevos instrumentos basados en el mercado, entre ellos un sistema de comercio de emisiones que pondrá precio a las emisiones de CO2, así como impuestos sobre los recursos de combustibles fósiles que incentivarán a las empresas a ahorrar energía.
«Ya fuera por la mala calidad del aire, por una mayor preocupación por el cambio climático o por un interés más profundo en las reformas de mercado, soplaban vientos de cambio», afirma Karplus. «Y pensamos: “Bueno, ¡tenemos que modelar esto!”». Un análisis teórico podría aportar perspectivas sobre cómo esas políticas podrían afectar al sistema energético y a las emisiones de carbono de China, y arrojar luz sobre el nivel de impuesto al carbono que podría ser necesario para lograr una reducción determinada de las emisiones; información que podría ayudar a orientar a los responsables políticos chinos mientras siguen definiendo los detalles de sus planes.
Nuevo modelo, nuevos análisis
Para realizar su estudio, los colaboradores del MIT y Tsinghua utilizaron el China-in-Global Energy Model (C-GEM), desarrollado por investigadores del MIT y estudiantes de posgrado de Tsinghua cuando estos últimos visitaron el MIT hace tres años. «En nuestra investigación conjunta usamos un modelo construido con métodos aportados en gran medida por el MIT, pero con datos detallados y perspectivas proporcionados principalmente por nuestros colegas de Tsinghua», afirma Karplus.
En concreto, los investigadores calibraron el modelo con datos económicos y energéticos nacionales de China correspondientes a 2007 y 2010. Y, en lugar de combinar todas las industrias de gran consumo energético en un solo sector, dividieron ese grupo en seis sectores distintos, tanto en China como en las otras 18 regiones que representan al resto del mundo en el modelo. Esa desagregación es importante por dos motivos, explica Karplus: esos seis sectores difieren en intensidad energética y tendencias de crecimiento y, en China —a diferencia de muchas economías desarrolladas—, representan una proporción significativa de la actividad económica y dan cuenta de una gran parte de las emisiones. Por último, los investigadores incorporaron al modelo los cambios en la estructura económica de China que podrían producirse a medida que aumenten los ingresos per cápita con el tiempo. En particular, el principal motor del crecimiento económico se desplaza gradualmente de la inversión (por ejemplo, en el desarrollo de infraestructuras) al consumo.
En su análisis de las iniciativas políticas de China, plantean dos escenarios con distintos niveles de esfuerzo político y un tercer escenario que supone que no hay políticas energéticas ni climáticas vigentes después de 2010; un enfoque que suele considerarse insostenible, pero que aquí sirve como referencia de comparación. Las hipótesis detalladas de cada escenario aparecen en la Figura 1 de la presentación anterior.
El escenario de Esfuerzo Continuado (CE) supone que China mantiene hasta 2050 la trayectoria de reducción de la intensidad de CO2 (emisiones de carbono por dólar de PIB) de alrededor del 3 por ciento anual, en consonancia con una ampliación de los compromisos asumidos por el país en las conversaciones mundiales sobre el clima de 2009. Es importante señalar que los investigadores concluyen que se necesita un precio al carbono para lograr esa reducción de la intensidad de carbono; las mejoras necesarias en eficiencia energética y emisiones no se derivan de la renovación y modernización habituales de los equipos, como ocurrió en el pasado. El escenario CE también supone la ampliación de las medidas existentes, incluidos los impuestos sobre los recursos de petróleo crudo, gas natural y carbón; una «tarifa de alimentación» que garantiza ingresos a los generadores de electricidad renovable; y un mayor despliegue de electricidad hidroeléctrica y nuclear (que aquí se supone obligatorio por decisión gubernamental).
El escenario de Esfuerzo Acelerado (AE) está diseñado para lograr una reducción más ambiciosa de CO2 —del 4 por ciento anual— e incluye un precio al carbono acorde con ese objetivo. Supone la misma tarifa de alimentación que el escenario CE, pero ahora contempla un menor costo de integración de las energías renovables intermitentes. También supone impuestos más altos sobre los recursos de combustibles fósiles y un mayor despliegue de electricidad nuclear después de 2020.
Impacto en la demanda energética y las emisiones
La Figura 2 de la presentación anterior muestra la demanda total de energía a lo largo del tiempo para los tres escenarios, además del desglose real del uso de energía primaria por fuente en 2010 y las estimaciones posteriores, únicamente para el escenario AE. La Figura 3 muestra las emisiones totales de CO2 entre 2010 y 2050 para cada uno de esos escenarios.
Sin políticas energéticas ni climáticas vigentes (el escenario Sin Política, o NP), las emisiones totales de CO2 siguen aumentando hasta 2050, sin que se vislumbre un máximo. El aumento se debe principalmente a la dependencia continuada de los recursos de carbón nacionales de China. En 2050, más del 66 por ciento de toda la energía procederá del carbón, más de 2,8 veces el nivel actual, que ya se considera ampliamente insostenible en China.
En el escenario CE, el uso total de energía es muy inferior al del caso NP, y esa disminución genera reducciones de emisiones desproporcionadamente elevadas. Las emisiones de carbono se estabilizan en torno a los 12.000 millones de toneladas métricas (bmt) en el período de 2030 a 2040. El cargo por CO2 necesario para lograr ese resultado alcanza los 26 dólares por tonelada de CO2 en 2030 y los 58 dólares por tonelada de CO2 en 2050. El despliegue de energía no fósil es significativo y su proporción de la demanda energética total aumenta del 15 por ciento en 2020 a alrededor del 26 por ciento hasta 2050. La energía nuclear se expande considerablemente hasta alcanzar el 11 por ciento de la energía primaria total en 2050. El carbón sigue representando una proporción significativa de la demanda de energía primaria (el 39 por ciento en 2050). La proporción de uso de gas natural casi se duplica entre 2030 y 2050, mientras que la del petróleo aumenta ligeramente durante el mismo período.
En el escenario AE, las emisiones de CO2 se estabilizan en el período de 2025 a 2035 y alcanzan un máximo de alrededor de 10 bmt, aproximadamente un 20 por ciento por encima de los niveles actuales de emisiones. El precio del carbono sube de 38 dólares por tonelada de CO2 en 2030 a 115 dólares por tonelada de CO2 en 2050. Esos precios superan considerablemente los niveles del escenario CE, pero ahora las emisiones de CO2 alcanzan su máximo hasta una década antes.
Emisiones totales de CO2 en China en los tres escenarios
La disminución de la demanda energética en los escenarios de Esfuerzo Continuado y Esfuerzo Acelerado (Figura 3 de la presentación anterior) provoca reducciones aún mayores de las emisiones de CO2. Aunque el escenario de Esfuerzo Acelerado implica medidas más ambiciosas que el escenario de Esfuerzo Continuado, hace que las emisiones de CO2 alcancen su máximo aproximadamente una década antes y genera reducciones más sustanciales después.
En el escenario AE, la energía no fósil representa el 39 por ciento de la combinación de energía primaria en 2050. La electricidad eólica, solar y de biomasa sigue aumentando hasta 2050 (igual que en el escenario CE), y la energía nuclear representa ahora el 16 por ciento de la combinación energética total. A pesar de su contenido de carbono relativamente bajo, el gas natural acaba viéndose penalizado por el aumento del precio del carbono. Entre 2045 y 2050, la proporción del gas natural empieza a disminuir incluso en términos absolutos. La proporción del carbón cae drásticamente: del 70 por ciento en 2010 a alrededor del 28 por ciento en 2050, y su uso alcanza el máximo aproximadamente en 2020. En cambio, la proporción del petróleo en el uso de energía sigue aumentando hasta 2050.
Los distintos resultados para el carbón y el petróleo se deben en gran medida a la disponibilidad y el costo de los sustitutos. El carbón es el combustible menos costoso de sustituir; tiene muchas alternativas, entre ellas la energía eólica, solar, nuclear e hidroeléctrica en el sector eléctrico, y el gas natural y la biomasa en los procesos industriales. En cambio, hay menos sustitutos disponibles para los combustibles líquidos derivados del petróleo que se utilizan en el transporte; además, cambiar a alternativas —por ejemplo, combustibles de origen biológico o vehículos eléctricos— es una forma relativamente costosa de reducir las emisiones de CO2. «Como resultado, el consumo de petróleo es relativamente insensible al precio del carbono», afirma Karplus. «Por tanto, parece que China representará una proporción significativa de la demanda mundial de petróleo durante el período considerado».
Relevancia para la nueva promesa de China
Los hallazgos del análisis de Tsinghua-MIT son directamente pertinentes para la formulación actual de políticas en China. En virtud del nuevo acuerdo bilateral con Estados Unidos, China debe empezar a reducir las emisiones en 2030 o antes. En el escenario AE, los investigadores concluyen que, si empieza ahora, China debería poder cumplir ese objetivo de 2030 con un costo adicional para la economía que alcanzaría apenas el 2,6 por ciento del consumo interno de China en 2050, un efecto relativamente modesto sobre el desarrollo económico del país. «Aunque actualmente estamos trabajando en cálculos detallados, esperamos que el costo económico se compense, al menos en cierta medida, con las reducciones asociadas de los costos ambientales y sanitarios del sistema energético de China, intensivo en carbón», afirma Karplus.
Los investigadores del CECP siguen estudiando cómo podrían utilizarse distintas políticas energéticas y climáticas en China para contribuir al cumplimiento del acuerdo entre China y Estados Unidos. Por ejemplo, analizan el sistema de comercio de carbono que se está probando actualmente en varias regiones de China y, en particular, examinan qué provincias ganan o pierden con el precio al carbono y cómo las decisiones de diseño de las políticas pueden mitigar los efectos desiguales. También investigan cómo afecta el precio al carbono a la contaminación atmosférica y cómo las políticas contra la contaminación atmosférica afectan a las emisiones de carbono.
Karplus subraya que su trabajo no pretende ser una bola de cristal que prediga el futuro. «Su verdadero propósito es desarrollar nuestra intuición colectiva sobre el nivel de esfuerzo necesario para transformar el sistema energético de China», afirma. «Y, puesto que el CECP cuenta con colaboradores chinos y estadounidenses, estamos en condiciones de ofrecer análisis y resultados que esperamos que los responsables políticos de ambos países consideren fiables y valiosos mientras trabajan para fortalecer la relación bilateral».
Según el profesor Xiliang Zhang, responsable del CECP y director del Institute of Energy, Environment, and Economy de la Universidad de Tsinghua, los responsables políticos chinos ya se están beneficiando del CECP. Afirma: «El trabajo del CECP ha desempeñado un papel importante para ayudar a los responsables políticos de China a comprender los desafíos y las oportunidades que acompañarán la transformación energética con bajas emisiones de carbono del país».
Esta investigación cuenta con el apoyo de Eni S.p.A., la Agencia Francesa de Desarrollo, ICF International y Shell International Limited, patrocinadores fundadores del MIT-Tsinghua China Energy and Climate Project. (Eni S.p.A. y Shell también son miembros fundadores de la MIT Energy Initiative). La Energy Information Agency del Departamento de Energía de Estados Unidos y la Energy Foundation también apoyaron este trabajo como patrocinadores permanentes. También prestaron apoyo adicional la National Science Foundation of China, el Ministerio de Ciencia y Tecnología de China, la National Social Science Foundation of China y Rio Tinto China, así como el MIT Joint Program on the Science and Policy of Global Change a través de un consorcio de patrocinadores industriales y subvenciones federales de Estados Unidos.
Este artículo se publica en colaboración con MIT News. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde las opiniones expresadas.
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Autora: Nancy Stauffer es redactora colaboradora de MIT News
Imagen: El sol aparece detrás del humo que sale de una chimenea de una planta de calefacción en Taiyuan, provincia de Shanxi, el 9 de diciembre de 2013. REUTERS/Stringer.
