miércoles, 19 de febrero de 2020

La electromovilidad una transición inevitable

Uno de los problemas que las personas que ocupan las presidencias municipales deben abordar en nuestros días es el sistema de transporte en las ciudades que tienen a su cargo. A esta problemática no escapa ninguna ciudad o municipio y en toda la República Mexicana la demanda de un transporte seguro, limpio y de calidad es un denominador común. Ya hemos abordado el tema desde hace más de diez años y en diferentes momentos hemos tocado este punto de diversas formas. Retomo el tema ya que este día lunes llegaron a mis manos dos revistas “Guía Mejor Gestión Pública” y “Eficiencia Energética” que abordan la problemática del transporte. La primera una revista dedicada a las presidencias municipales y editada por “Alcaldes de México”, la segunda editada por el Fideicomiso para el ahorro de la Energía Eléctrica (FIDE). El artículo de David Ramírez Vera en Guía Mejor Gestión Pública nos habla sobre el “Mejor transporte para incrementar la calidad de vida” y nos narra las diferentes estrategias implementadas que van desde el fomento a la educación vial, uso de tecnología digital, programa de movilidad no motorizada, y restricción de zonas a transportes de carga. Estas estrategias se suman a los llamados sistemas de autobuses de transporte rápido (BRT) que existen en otras ciudades.
La definición e implantación de estas estrategias están siendo acompañadas, en el mundo, por un verdadero cambio en el transporte hacia la electromovilidad para transformar el transporte en uno de calidad y no contaminante. Como lo hemos señalado en diferentes ocasiones, las estrategias de corto plazo que no impulsan un cambio tecnológico hacia un transporte sin emisiones locales (como el Hoy No Circula) son nocivas y en el largo plazo no funcionan, generando costos adicionales para la población y deteriorando la calidad del vida en las ciudades.
En este sentido el número especial de la revista del FIDE comparte información con mayor riqueza técnica y es más útil para definir políticas de largo plazo que consideren la eficiencia energética en la movilidad. Es importante hacer mención que la planeación, en conjunto con el tratamiento de datos masivos sobre las necesidades de movilización de las personas es uno de los puntos a considerar en la logística 4.0. De acuerdo con Miguel Asai y José A. Valdés, la llamada logística 4.0 se basa en la automatización de la producción y el uso de la electrónica que persigue la comunicación directa entre las instalaciones, las unidades de transporte y las personas, para operar conjuntamente todas las partes en un sistema de transporte eficiente. Así, desde mi perspectiva, para lograr esta interoperabilidad, la electrificación del transporte parece una transición inevitable. Es más quiero resaltar que en ese número de la revista del FIDE, el artículo de Francisco Bojórquez y Javier Hernández, muestra de una forma sencilla cómo el motor eléctrico presenta un mayor torque y una mayor potencia en términos de las revoluciones por minuto que un motor de diésel. Con esto, se puede afirmar que el motor eléctrico es unas cuatro veces más eficiente que el de diésel o el de gasolina. En términos monetarios, en este momento, mis cálculos indican que el costo del kilómetro recorrido en un auto eléctrico es menor al 60% del costo del kilómetro recorrido en un auto de gasolina; por supuesto el costo en el caso eléctrico está mostrando una tendencia a la baja con caída más rápida que en el caso de los combustibles fósiles, que también tecnológicamente se están haciendo más eficientes. En nuestro país se están realizando desarrollos tecnológicos para alcanzar la electromovilidad, tanto la UNAM, IPN, Instituto Tecnológico de México, el INEEL, entre otras instituciones de investigación y desarrollo albergan y fomentan estos esfuerzos; además de algunas empresas mexicanas que están promoviendo productos con tecnología mexicana.
Sin embargo, debemos remarcar lo que anotamos hace algunos años que el actual sector de la industria automotriz está respondiendo en forma lenta a la electrificación del automóvil y las cadenas de valor de este sector empresarial debieran irse transformando en proveedores de partes para vehículos eléctricos. Lo mismo podemos decir de las propuestas de los sistemas de transporte público en las ciudades. En algunas ciudades, como por ejemplo Cuernavaca, podríamos saltarnos los BRT con motores de combustión interna, aunque sean eficientes, e instalar sistemas eléctricos; ya sean de baterías o trolebuses. Por supuesto, que desde mi perspectiva, las nuevas iniciativas de transporte ferroviario en el sur sureste de nuestro país debieran ser de trenes eléctricos, con lo que se minimizarían las emisiones a lo largo de la vía y las personas que habitan las comunidades por donde pasarán estos trenes podrían generar la energía eléctrica con fuentes renovables y recibir un pago directo. María Elena Lárraga señala, en su artículo en la revista del FIDE, que México cuenta con una diversidad de recursos en fuentes renovables de energía que posibilita la reducción acelerada y efectiva las emisiones de gases de efecto invernadero derivadas del transporte al transitar a la electromovilidad.
En nuestro país se genera información, de diferente calidad y con diferentes fines, pero debemos acostumbrarnos a obtenerla y analizarla. Con esto quiero invitar a los lectores y en particular a las personas que tienen a su cargo la definición de políticas públicas en transporte a enterarse al leer la información que están generando los Alcaldes de México [1] en términos generales de gestión pública y, en particular, la del FIDE sobre temas energéticos y, por supuesto que, con esta información tomar decisiones basadas en el conocimiento.



Una versión previa de este artículo fue publicada el día 19 de Febrero en el periódico La Unión de Morelos.

miércoles, 5 de febrero de 2020

Cambio de paradigma en el sistema energético mexicano

El sector energético en el mundo está cambiando de un sistema centralizado y jerárquico a uno descentralizado y con esquemas organizacionales, de negocios y de autonomía que recuerdan a la red de redes, la Internet. Para entender este cambio considero importante leer el documento de la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA) sobre la organización del sistema energético en la era de las energías renovables. El siglo pasado fue movilizado por las fuentes de energía fósiles, este siglo apunta a ser el de la transición al uso masivo de las fuentes renovables de energía. En nuestra opinión, la actual política energética mexicana (y de algunos otros países) no está considerando lo inminente de esta transición y busca aferrarse a los combustibles fósiles, por ser una opción conocida; sin embargo, las bondades de las renovables son evidentes en el contexto local y global. En este sentido IRENA establece que: “Para garantizar que la transición energética sea lo suficientemente profunda y rápida, las estructuras de los sistemas de energía deben ser modificadas para que se fomenten el uso máximo y óptimo de las fuentes y tecnologías de energía renovable. Simplemente ajustarlos no será suficiente para apoyar la transición. Se necesita un cambio de paradigma que implique el rediseño de las estructuras del sistema de energía, haciéndolas adecuadas para un sistema de energía basado en renovables.” Para lograr este cambio de paradigma es necesario que en la concepción de la estructura del sistema energético se considere que el uso de la energía se enmarca en un contexto económico, dentro de una sociedad y en un entorno natural obligando, a que, para el buen diseño de este sistema, sea necesario contemplar todas las dimensiones de la sustentabilidad. No podemos considerar al sistema energético aislado o enmarcarlo solo en la dimensión económica, sino que se requiere armonizarlo en el contexto social y ambiental mediante instituciones y normativas sólidas y confiables.
En diversas partes del mundo, principalmente en Europa y California, se implementaron mecanismos de apoyo a la generación de energía mediante renovables cuando no eran competitiva en costos con los combustibles fósiles. Esta situación ha cambiado, ahora las fuentes renovables son totalmente competitivas, incluso más baratas, y no presentan las llamadas externalidades (inherentes de los hidrocarburos, como la emisión de gases de efecto invernadero). Hoy en día estos mecanismos resultan ineficientes y se comportan como barreras. De hecho, la política energética mexicana considera la variabilidad de las renovables como una limitación en lugar de verla como una razón para innovar y utilizar las diversas formas de almacenamiento de energía, que cada día son más competitivas. En una forma sencilla el precio en el mundo de la energía eléctrica mayorista se establece cuando la demanda coincide con la oferta. De esta manera la presencia de generadores renovables de bajos precios reducen los volúmenes de energía demandados a generadores con costos marginales más altos como las plantas de combustibles fósiles. En este sentido, las termoeléctricas de ciclo combinado, basadas en gas natural, tienen una ventaja sobre las de carbón o nucleares al presentar mayor flexibilidad y poder responder en caso necesario para satisfacer la demanda. Es decir, el sector energético al electrificarse puede ofertar una mayor flexibilidad en la oferta para empatar con una demanda energética flexible que use generación distribuida con renovables.
En este punto quiero enfatizar que el reporte de IRENA pone como ejemplo los bajos precios que se alcanzaron en las subastas mexicanas de electricidad de los años 2016 y 2017. Estas subastas que hoy en día han sido suspendidas.
Bajo la premisa de primero los pobres, es necesario que la estructura del sistema energético sea bien diseñada. En particular, se debe considerar que los precios de la electricidad se alinearían con los costos y, que un sistema energético que permita la generación distribuida fomentará un valor social adicional que conduzca a construir el bienestar social al minimizar los subsidios liberando recursos para los fines sociales.
Así, los esfuerzos para redefinir la estructura del sistema de energía deben apuntar al equilibrio entre competencia y regulación en el marco de contextos regionales. En el sector energético mexicano es necesario aumentar la participación y la gobernanza, reduciendo las desigualdades, liberando el potencial de la generación distribuida y alineando la competitividad con los enfoques regulatorios y los objetivos sociales.
Claramente, este cambio de paradigma en el sistema de energía no es tarea para un gobierno, sino que requiere de la participación comprometida de los otros actores de la sociedad, desde las empresas hasta las comunidades organizadas y las personas en lo individual. En el futuro energético se observa que desde el nivel individual, pasando por pequeñas comunidades u organizaciones hasta grandes colectivos o empresas existe la posibilidad de generar y almacenar la energía necesaria para realizar las actividades de todas las personas. Este es un sistema distribuido donde podemos usar la energía de la red de la misma forma que la generamos. Esta situación es similar a la Internet, donde usamos la información global; pero también podemos aportar (subir información) con nuestras visiones. En este sentido el cambio de paradigma implica que consideremos que podemos hacer algo para disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero y este algo pasa necesariamente por dos aspectos: la eficiencia energética y el uso de las fuentes renovables de energía.
Asumamos la responsabilidad y optemos por el uso de las fuentes renovables de energía; las personas y demás seres vivos del futuro sabrán que hicimos lo que teníamos que hacer.


Una versión previa de este artículo fue publicada el día 5 de Febrero en el periódico la Unión de Morelos.

miércoles, 29 de enero de 2020

¿Los anticonformistas son iguales?

Una intención de la mayoría de las personas es ser diferentes y poseer características únicas, esta actitud nos lleva a que muchos seamos anticonformistas o revolucionarios. Por otro lado, la aceptación que tengamos por parte de nuestro grupo social nos conduce a comportamientos similares a los que ese grupo tiene. Así, la mayoría de nosotros presenta comportamientos conformistas o anticonformistas; es decir, siguiendo la corriente principal o en contra de la mayoría, dependiendo de condiciones y reacciones específicas que, percibimos, producirá nuestra conducta.
Las personas que tenemos más tiempo viviendo en este planeta hemos observado que los comportamientos anticonformistas parecen convertirse en estereotipos con el paso del tiempo y una forma diferente de anticonformismo surge, pero recuerda a alguna otra conducta en el pasado.
El entendimiento de estas dinámicas del comportamiento de las personas es una tarea pendiente para las ciencias. Desde mi punto de vista, los depósitos de acceso libre de artículos científicos (por ejemplo http://arxiv.org) nos brindan la oportunidad de conocer trabajos que describen nuestra realidad y la variedad de temas y objetos de estudio no dejan de sorprendernos, inclusive a los profesionales de las ciencias.
Dada mi formación como físico, en esta ocasión deseo comentar cómo la física y las matemáticas pueden aportar metodologías y conceptos para ayudar a describir y entender los procesos sociales de comportamientos conformistas o anticonformistas. En 2014 Jonathan Touboul utilizó un modelo simple de agentes para analizar lo que llamó el “Efecto hipster o cuándo los anticonformistas lucen iguales” (The hipster effect: When anticonformists all look the same [1]) y en febrero del año pasado agregó algunos resultados.
En ese estudio, Touboul analizó el papel de la conducta opositora a la mayoría y los retrasos en la dinámica emergente en una población compuesta por individuos convencionales y anticonformistas. Su análisis utilizó un modelo estadístico simple de agentes con reglas de interacción para representar el comportamiento de las personas, algunas las definió como seguidoras de las mayoría (conformistas) y a otros como contrarios a la mayoría (anticonformistas). Los agentes son entes matemáticos que se pueden representar fácilmente en sistemas computacionales y mediante programas computacionales es posible simular su conducta en computadoras. Las reglas de interacción de estos agentes consideran (i) la presencia de individuos convencionales y anticonformistas y (ii) retrasos en la transmisión de información. Así, en este simple modelo, cada agente (persona) puede estar en uno de dos estados, y puede cambiar de estado en algunas condiciones de acuerdo a su comportamiento pasado. En particular, estudió si el comportamiento anticonformista se sincronizaba, es decir, si el comportamiento anticonformista empezaba a ocurrir al mismo tiempo en los agentes y encontró oscilaciones sincronizadas inducidas por las interacciones retardadas. Encontró que cuando los hipsters son demasiado lentos para detectar las tendencias, siempre tomarán la misma decisión, y al darse cuenta de esto demasiado tarde, cambiarán, todos juntos a otro estado en el que lucen iguales.
En general, observó en todos los casos una tarea difícil para los hipsters, que es evitar la sincronización y seguir oponiéndose a la mayoría de manera consistente. Por ejemplo, si la mayoría de las personas se afeitan la barba, entonces la mayoría de los hipsters querrán dejarse crecer la barba, y si esta tendencia se propaga a la mayoría de la población presentarán el comportamiento de rasurarse, ocasionando un comportamiento sincronizado. Este comportamiento de sincronización puede deberse a la característica de considerar solamente dos opciones, pero parece ser que la diversidad solamente retrasará la sincronización. Es decir, si uno puede dejarse el pelo largo o pelo corto o raparse, esa diversidad de opciones permitiría a los hipsters ser tan diferentes como se desee; pero llegará el momento de la sincronización con alguna de las opciones. En otras palabras, las personas anticonformistas tampoco pueden existir plácidamente siendo anticonformistas en un mundo diverso.
Este estudio y los modelos simples introducidos abren así el camino a una mejor comprensión de la sincronización y las correlaciones en los modelos estadísticos que pueden ser una simplificación de sistemas complejos. Con este ejemplo se ilustra claramente, cómo los sistemas simples son invaluables para obtener información sobre sistemas más complejos y pueden proporcionar acceso a comportamientos universales que presentan modelos complejos; por ejemplo, en la sincronización de neuronas en el sistema nervioso, o aplicaciones financieras mediante las cuales los especuladores pueden obtener ganancias al tomar decisiones en oposición a la mayoría, entre otros muchos ejemplos.
Desde mi punto vista, hoy en día tenemos acceso a una diversidad de información que nos permite conocer y comprender nuestro entorno de manera diferente a como lo haríamos sin el conocimiento. También la aplicación de modelos propios de disciplinas científicas a otras disciplinas puede ofertar diversidad y complementariedad en las visiones de la realidad. Hago la invitación para consultar la información científica disponible en acceso libre para que nos conformemos opiniones con mayor conocimiento.

Este artículo fue publicado el día 29 de Enero en el periódico La Unión de Morelos.

miércoles, 15 de enero de 2020

Los costos del almacenamiento de energía van a la baja

En el ámbito internacional, las expectativas en el contexto energético son que las fuentes renovables sobrepasarán a las fósiles en los próximos años.
Como ejemplos de la afirmación anterior, podemos mencionar el caso de EEUU donde las energías solar y eólica están creciendo tan rápidamente que por primera vez en su historia, este país, obtendrá más energía renovable que del carbón para el año 2021, estos datos en concordancia con las proyecciones del Instituto de Análisis Económico y Financiero de la Energía. Esta situación se observa a pesar de la promesa del presidente Trump de salvar a la industria del carbón, que francamente va en declive. Para documentar este hecho podemos citar la quiebra de la compañía minera privada más grande del EEUU, Murray Energy, hace tres meses. Quiero enfatizar esta situación, e invitar a la reflexión sobre el hecho de que existe en México una presión para que instalemos más plantas generadoras de electricidad que usen gas natural o carbón, cuando los grandes inversionistas ya no las ven como una opción para el futuro. Así, hoy en día las compañías eléctricas estadounidenses están retirando rápidamente las viejas plantas de carbón y reemplazándolas con parques eólicos y solares. Notemos que no las están reemplazando por plantas de ciclo combinado, sino por fuentes renovables de energía. Otro ejemplo es el de Alemania que se ha comprometido en obtener un nivel de penetración de energía renovable del 80% para el año 2050. Observemos que su meta es con energías renovables que descartan la inversión en energía nuclear.
Estos ambiciosos objetivos energéticos para cambiar las acciones que nos han conducido al deterioro ambiental y a una tremenda desigualdad social requieren de una gran flexibilidad del sistema energético, en particular para la electrificación de la demanda de energía. Esta flexibilización en la demanda, como ya hemos mencionado, no es gratuita y requiere de inversión y soluciones innovadoras.
Una de las acciones que posibilitan flexibilizar la demanda es precisamente la instalación y conceptualización de sistemas de almacenamiento y así lograr una alta penetración de energía renovable.
Uno de los principales inconvenientes que hay en el sector energético es el costo “adicional” de estos sistemas de almacenamiento; sin embargo se requiere de un estudio más profundo de los costos reales de operación, la capacidad de almacenamiento y el nivel de penetración renovable en conjunto con la valoración de los costos ambientales y sociales de la implementación de estos sistemas.
Para motivar la necesidad de estos análisis de los costos de los sistemas de almacenamiento, déjenme mencionar que los precios de las baterías han pasado de los $1,100 USD por kWh en 2010 a $156 USD/kWh (en 2019) es decir han caído del orden del 87%. Con esta tendencia, la estimación de Bloomberg para el precio del almacenamiento para dentro de cuatro años (2023) es en promedio de $100 USD/kWh. Es más, este estudio prevé que para 2030 el costo de almacenamiento en baterías caerá hasta los $61 USD/kWh. Para tener una idea concreta de esa cantidad de energía, consideremos que una casa de consumo medio en nuestro país usa aproximadamente 2.5 kWh al día, así que con aproximadamente 400 USD se podría tener un sistema para almacenar la energía diaria. Estas reducciones en los precios se han podido lograr dado que las investigaciones en nuevos materiales para los cátodos, ánodos y empaquetamiento de las baterías tienden a mejorar el desempeño, la durabilidad y la sustentabilidad en general. Sí, efectivamente, hoy en día los científicos no solamente se preocupan por desarrollar materiales más eficientes o con mejores propiedades para obtener las máximas ganancias; sino que también enfocan sus estudios hacia la fabricación amigable con el ambiente y, en su caso del reciclaje de ellos en la concepción de los dispositivos finales, como las baterías.
Todos estos cambios en las formas con las que podemos suministrar la energía, y más precisamente, en la forma en la que los usuarios podemos satisfacer nuestras necesidades energéticas implica una mayor independencia y poder de decisión en las personas. Esta nueva forma de generación distribuida de energía está empezando a ser vislumbrada por las empresas o los gobiernos y las sociedades en los entornos acostumbrados a invertir con miras a producir productos con alto valor de intercambio. Nuestro sector empresarial requiere poner atención en estos tópicos para no perder competitividad en un entorno donde la forma de obtener energía está cambiando a pasos acelerados y, cada vez, es más barata obtenerla sin producir gases de efecto invernadero. Es más, nuestro sector social también tiene la oportunidad de adoptar a las fuentes de energía renovables para obtener independencia y ofrecer productos o servicios con alto valor de intercambio en lugares y situaciones donde el suministro de energía era complicado; pero ahora con cócteles de energías renovables y la creciente capacidad de almacenamiento es factible proveer de la energía necesaria para que las comunidades decidan su futuro.
En mi opinión, estamos en las vísperas de un cambio de paradigma en que la energía puede ser generada, almacenada y, por lo tanto, utilizada en sectores de la población donde no la había con calidad; pero debemos construir conocimiento para ello y no dejar que otros nos lo vendan. Deseo que en nuestro país, tomemos las medidas necesarias para, con ayuda de la selección de las energías renovables, mitiguemos el cambio climático y democraticemos el acceso a la energía limpia para construir bienestar social.


Una versión previa de este artículo fue publicada el día 15 de Enero en el periódico La Unión de Morelos.