Un nuevo modelo del mundo que incluye datos sobre recursos energéticos y cambio climático
Por Dolores García
Resumen:
Un modelo del mundo que extiende el modelo original World3 (“Los límites del crecimiento”) al incluir el cambio climático y sus interacciones con la disponibilidad de recursos energéticos. Se obtienen resultados acerca del total de recursos energéticos, población humana, alimentos, consumo de productos industriales, actividad económica y otros parámetros. Los resultados a largo plazo se obtienen durante la secuencia de tiempo desde 1900 AD a 2100 AD, con decline en la población humana.
http://europe.theoildrum.com/node/5145
Dolores García es una investigadora independiente, interesada en la dinámica de sistemas, concretamente en el modelo World3, utilizado en las diferentes actualizaciones del Informe del Club de Roma, “Los límites del crecimiento”.
El sitio web crisisenergetica.org (Informes) proveyó el 20.04.09 una versión en español de la ponencia que en enero, Dolores presentó una ponencia en el First International Workshop Mission Earth - Modeling and Simulation for a Sustainable Future, titulada “A New World Model Including Energy and Climate Change Data”.
Se mentan aquí -ojalá que no de forma exagerada y ojalá sin dañar la perspectiva original- extractos, observaciones esenciales de su modelo, así como algunos gráficos surgidos del ensayo, que la investigadora describe en un tono mesurado y abierto a observaciones y propuestas, de cierta complejidad técnica e interesante de conocer.
1. Introducción
Quizá el modelo global más conocido de todos es World3, popularizado en el libro Los límites del Crecimiento. Un informe para el Club de Roma. de Donella H. Meadows, Dennis L. Meadows, Jørgen Randers, y William W. Behrens III. He cogido algunas de las ecuaciones de la última versión del modelo World3 (World3-03) y he añadido algunos datos y lazos de realimentación adicionales para reflejar parte de nuestros conocimientos sobre cambio climático y problemas energéticos (no hay variables de energía en el modelo original, lo más aproximado es “recursos no renovables”). El objetivo es tener un modelo que es más útil para el propósito de comprobar en teoría distintas políticas que podrían aplicarse para resolver algunos de los desafíos actuales a los que se enfrenta el mundo, que están todos enraizados en el hecho de que estamos alcanzando los límites del crecimiento.
2. Los problemas en su contexto más amplio
Antes de describir los detalles del modelo que propongo, merece la pena preguntarse si el ejercicio sirve para algo. Específicamente, hay dos preguntas que deben hacerse:
1) ¿Sirven para algo los modelos globales?
2) Si los modelos globales pueden ser útiles, ¿es adecuado usar las ecuaciones del modelo World3 como base para un nuevo modelo?
Estas son mis respuestas personales a estas preguntas:
2.1. ¿Sirven para algo los modelos globales?
Una de las críticas que se hicieron contra World3, que se ha repetido a menudo con otros modelos globales, es que hay tanta incertidumbre en tantas de las variables relevantes, que el ejercicio de modelización no sirve de nada. Aunque es cierto que hay mucha incertidumbre, merece la pena recordar que la gente no deja de hacer modelos del mundo por este motivo. Incluso si no hubiese ningún modelo del mundo por ordenador, la gente sigue teniendo modelos mentales, ideas aproximadas acerca de en qué dirección va el mundo en muchos aspectos distintos. Y lo que es más, las decisiones y políticas se basarán en esos modelos mentales. Así que hay una justificación muy válida para cualquier intento de hacer esos modelos mentales tan correctos como sea posible, con las herramientas de que disponemos. Un modelo de ordenador que contenga los mejores datos disponibles y revisado por expertos es probable que produzca una visión del futuro de mejor calidad que las intuiciones de los políticos.
2.2. Si los modelos globales pueden ser útiles, ¿es adecuado usar las ecuaciones del modelo World3 como base para un nuevo modelo?
La modelización ha avanzado mucho desde el modelo original World3, y hay buenos argumentos para decir que añadir nuevas ecuaciones y variables a World3 no es apropiado. Sin embargo, creo que este método tiene varias ventajas, la principal que muchos expertos ya han estudiado el modelo World3 y les resulta familiar, y sus observaciones también pueden ser relevantes en un nuevo modelo que contenga muchas de las mismas ecuaciones.
3. El modelo propuesto
3.1.Variables energéticas
Las variables energéticas están claramente ausentes en World3. Lo más aproximado a una variable energética es “recursos no renovables”, que pretende incluir no sólo los combustibles fósiles, sino también minerales y otros recursos. Al considerar de qué manera incluir la energía en el modelo, elegí eliminar la variable “recursos no renovables”, con el razonamiento de que, en un mundo de energía ilimitada, cualquier compuesto químico útil como materia prima pero no como fuente de energía se podría obtener fácilmente (si fuese necesario, los elementos que se encuentran en escasa cantidad en la Tierra se podrían minar en otras partes del Sistema Solar, o generar con las reacciones nucleares apropiadas). Los combustibles fósiles son los únicos auténticos recursos no renovables.
Para incorporar los problemas energéticos en el Nuevo Modelo del Mundo, tuve que crear tres nuevos conjuntos de ecuaciones: ecuaciones sobre el suministro de energía, ecuaciones sobre la demanda de energía, y ecuaciones sobre la asignación de recursos energéticos. La mayoría de los modelos que he visto modelan solamente la demanda o el suministro de energía, pero esto es claramente insuficiente. Modelar la demanda de energía y asumir que de alguna manera se satisfará ignora los importantes problemas del agotamiento de combustibles fósiles.
Modelar el suministro de energía e ignorar la demanda no ayuda a juzgar la solidez de propuestas para sustituir el uso de combustibles fósiles por “electricidad limpia”, que a menudo barren debajo de la alfombra la cuestión de dónde puede venir la electricidad y las pérdidas energéticas de cualquier conversión de otras fuentes de energía a electricidad.
3.1.1. Modelización del suministro de energía
Para modelar el suministro de energía, distinguí siete tipos de fuentes de energía: carbón, petróleo, gas natural, energía nuclear, electricidad renovable, energía térmica renovable y biomasa. Las distinciones se hicieron basadas en las diferencias entre ellas en cuanto a ser renovables y ser utilizables para diferentes tipos de demanda. Las fuentes de energía similares en ambos aspectos se agruparon juntas.
Las estimaciones acerca de las reservas últimas de combustibles fósiles se tomaron de Jean Laherrere. La producción de combustibles fósiles se determina mediante dos factores: demanda y posibilidad de suministro. Cuando es posible satisfacer la demanda, la producción es igual a la demanda. Cuando la demanda cae abruptamente, la producción bajará pero mantendrá algo de inercia. Cuando la demanda sube, la producción aumentará o no, dependiendo de la cantidad de combustible fósil restante. La ecuación que determina el máximo aumento en producción de combustibles fósiles es:
Aumento de producción = 0.2*(fracción de combustible fósil restante-0.5)*producción actual
Esto significa que al comienzo de la explotación de un recurso energético es posible aumentar la producción muy rápidamente, hasta un 10% al año. Cuando la mitad de las reservas se han explotado, la producción alcanza su máximo y no puede seguir aumentando. Desde ese punto en adelante, la producción siempre baja.
Un aspecto importante de la modelización del suministro de energía fue calcular el decline en TRE (Tasa de Retorno Energético) de los recursos energéticos no renovables. Los datos disponibles acerca de TRE son muy escasos, pero es un concepto tan crucial para explicar lo que puede pasar en el futuro con las fuentes de energía que creo que un modelo sería incorrecto si no lo incluyese de alguna manera. La fuente de energía que se ha estudiado más para ver el decline de TRE con el tiempo es el petróleo. Los datos disponibles para el petróleo en los EEUU son los siguientes (Charles Hall, 2008):
1930 – Aprox. 100:1
1970 – Aprox. 30:1
2000 – Aprox. 11-18:1
Esto sugiere una relación entre TRE y la fracción de petróleo restante que es aproximadamente proporcional al cuadrado de la fracción de petróleo restante:
TRE del petróleo = (fracción de petróleo restante^2)*100
Una razón adicional para usar esta simple relación es porque tiene la siguiente propiedad: se necesita la misma cantidad de energía para extraer la primera mitad del petróleo como se necesita para extraer la mitad del petróleo restante (un cuarto), y así sucesivamente. Esto encaja bien con la idea intuitiva de decline de TRE.
Sin embargo, los datos son demasiado limitados para decir que esta fórmula se mantiene verdadera con un grado aceptable de certeza, y la estoy usando solamente como la mejor conjetura disponible. Los resultados del modelo son similares si se usan otras funciones decrecientes.
(…)
4.4. Estándares de vida
Los estándares de vida decaen claramente según todas las medidas razonables que se pueden hacer en el modelo: alimentosproducción industrial per capita, servicios per capita, esperanza de vida, índice de bienestar humano y mortalidad infantil. Los niveles de alimentos per capita a finales del siglo XXI son similares a los del comienzo del siglo XX y siguen en camino de un declive continuo. Sin embargo, esto no debe tomarse como ningún tipo de predicción, porque el modelo no puede incluir de ninguna manera todos los datos relevantes.
per capita,
Gráfico 4.4.1 – Alimentos per capita, producción industrial per capita y servicios per capita en el Nuevo Modelo del Mundo
Gráfico 4.4.2 – Esperanza de vida, índice de bienestar humano y mortalidad infantil
4.5. Crecimiento económico
El resultado más interesante de calcular el PNB es que permite estimar el crecimiento económico. Esto no debería entenderse como la cantidad que calculan los economistas, sino una estimación numérica del cambio de año en año en todos los bienes y servicios producidos en el mundo. De manera interesante, en el momento del colapso, cae de forma espectacular, pero empieza a declinar muchos años antes, proporcionando una señal de aviso temprana.
También merece la pena notar que el punto en el que se alcanza el pico del petróleo está marcado por una caída en el crecimiento económico. Es muy tentador, aunque no totalmente justificado, relacionar este hecho con la actual crisis económica.
Ciertamente, si estuviésemos en los primeros estadios del colapso en crecimiento económico que estima el modelo, es de esperar que ocurriese una crisis económica importante, y una de las maneras lógicas en las que podría suceder es un incremento significativo en el nivel de deudas de la población en general, como resultado de un esfuerzo por parte de los bancos centrales en mantener un nivel de crecimiento económico que no está justificado por los factores fundamentales. Pero no tengo suficientes datos en estos momentos para confirmar o rechazar si estamos al comienzo de la gran contracción calculada por el Nuevo Modelo del Mundo.
Gráfico 4.5.1 – Crecimiento económico en el Nuevo Modelo del Mundo
5. Conclusiones
La principal conclusión de los resultados del Nuevo Modelo del mundo es que, si el mundo continúa comportándose como hasta ahora, a largo plazo es inevitable el decline.
Esto no es una sorpresa y el hecho de que estamos en una trayectoria insostenible se puede deducir de cálculos mucho más simples y fiables. Lo que este modelo proporciona son ideas algo más refinadas acerca de cómo podría suceder esto y, lo que es más importante, es una herramienta donde podemos experimentar con ideas acerca de cómo resolver este problema.
Soy consciente de que puedo haber cometido muchos errores al producir este modelo, y he podido usar datos antiguos o incorrectos. Por favor, consideren esto como un primer esbozo, y le doy la bienvenida a cualquier comentario que quieran darme. Me gustaría que esto fuese una colaboración. Pueden bajar el modelo completo de:
http://www.uploading.com/files/NSTMFGEG/WRLD3-03-energy-sources.mdl.html
El software para ejecutar el modelo es Vensim PLE, que se puede bajar de:
http://www.vensim.com/freedownload.html
Finalmente, me gustaría mucho recibir comentarios acerca de posibles políticas para evitar el decline y colapso final(http://transitiontowns.org/TransitionNetwork/TransitionNetwork) ya ha expresado su interés en usar este modelo para la línea temporal que están escribiendo para todas las Ciudades Transición para ayudarles a diseñar sus propios Planes de Descenso Energético. Por supuesto, esto sólo sería útil si el modelo incluye las políticas que necesitan ponerse en práctica para hacer una transición con éxito a un mundo sostenible (cuando se han consumido todos los combustibles fósiles) que se podrían incluir en este modelo para ver qué resultados podrían producir.
