Cambio climático y eficiencia energética

Antonia Díaz @AntoniaDiazRod, Gustavo Marrero @gmarrero1972 y Luis Puch @lpuchg.

Aunque no haya que convencer a nadie de la importancia del cambio climático (véase aquí los posts que hemos dedicado en este blog al tema) nunca está de más recordar que nuestro país, por su situación geográfica y climatología, es uno de los más expuestos a esta amenaza. La Unión Europea se ha marcado el objetivo de llegar a la neutralidad climática en 2050. De cumplirlo, llegaríamos a limitar el aumento de la temperatura a 1.5ºC para esas fechas, que es el aumento de temperatura que se considera climáticamente sostenible. Este objetivo, además, está firmado por 195 países en el Acuerdo de París. ¿Qué significa ser climáticamente neutral? Significa que debemos lanzar a la atmósfera aquella cantidad de CO2 que se pueda absorber, ya sea por medios naturales o artificiales. Según diversas estimaciones, los sumideros naturales de carbono eliminan entre 9.5 y 11 Gigatoneladas (Gt) de CO2 al año. Las emisiones globales anuales de CO2 alcanzaron las 38 Gt en 2019 (las emisiones de CO2 son responsables de alrededor del 80% de los Gases de Efecto Invernadero). Hasta la fecha, ningún sumidero artificial puede eliminar el carbono de la atmósfera en la escala necesaria para combatir efectivamente el calentamiento global. De acuerdo con estas estimaciones, deberíamos reducir alrededor de un 73% de nuestras emisiones actuales para ser neutrales climáticamente. Y debemos hacerlo en los próximos 30 años. Dada la magnitud de la tarea es urgente (1) tener presentes los agregados macroeconómicos, energéticos y ambientales que nos permiten identificar los principales determinantes de las emisiones de CO2 y (2) construir modelos macroeconómicos para evaluar los costes de corto y medio plazo de las políticas medioambientales. Hoy abordamos (1) y (2) mirando, muy brevemente, lo que ha pasado en el mundo en los últimos 50 años para extraer algunas lecciones. En otros dos posts tenemos previsto volver la mirada a España, a Europa, y a la actualidad del Fondo de Recuperación frente a la pandemia.

Contabilidad de emisiones: La Identidad de Kaya

Respecto al objetivo prioritario (1) resulta muy útil la Identidad de Kaya, que consiste en descomponer las emisiones en varios componentes dictados por la teoría:

El agregado CO2t se refiere a las emisiones totales. Los componentes PIBt /Poblaciónt y Poblaciónt hacen referencia a nuestra actividad económica. Podríamos decir que el primero es el “margen intensivo” y el segundo el “margen extensivo”. El tercer componente es un indicador de la intensidad energética. El numerador de esa ratio se refiere al consumo total de energía, ya sea producida en el país o importada, y contiene tanto el uso final de energía (aquella que consumen los sectores finales) como el primario (el necesario para generar la energía final). Este consumo total incluye todas las fuentes tanto de origen fósil como renovable. Cuanto menor es la ratio de intensidad energética, más eficiente energéticamente es la tecnología productiva de un país, ya que usa menos energía, lo que redundará en su productividad agregada y en menos emisiones. El último componente de la identidad indica la intensidad de carbonización o el grado de suciedad, medida en CO2, de nuestra energía. Esta ratio depende del mix energético del país: cuanta más energía de origen renovable, menor será; pero incluso dentro del mix de origen fósil puede haber diferencias significativas ya que el carbón es mucho más contaminante que el gas. Por ejemplo, En España, de acuerdo con el Avance del Inventario Nacional de GEI del MITECO, la contribución a las emisiones procedentes de la generación eléctrica se redujo en 2019 (a falta de datos definitivos) ¡más de un 25%!, en buena medida como resultado de la caída en la producción de electricidad por carbón asociada al cierre de la minería a fin de 2018, y su sustitución por ciclos combinados de gas-vapor de agua (y del buen comportamiento de las renovables). Por último, no podemos olvidar en el mix el papel de la energía nuclear que, ni suma para renovable, ni suma para CO2, pero sí suma para contaminar–de otra manera.

Si tomamos la expresión anterior en logaritmos y en diferencias podemos hacer una contabilidad de emisiones. El objetivo de la contabilidad de emisiones es mejorar nuestra comprensión global de los costes agregados que, necesariamente, cualquier política de mitigación de emisiones de CO2 va a tener en el corto plazo. Y es que es en el corto plazo donde se libra la gran batalla. El coste de mitigar emisiones es la patata caliente que nadie acepta sin renuencia o que, sin tapujos, intenta pasar a otro. Recordemos que la contaminación es, fundamentalmente, una externalidad global negativa a futuros: es dinámica y afecta a todos. De ahí que las herramientas macroeconómicas sean esenciales para hacer una evaluación de costes y beneficios globales, presentes y futuros de las políticas que se adopten. Es realmente sorprendente que tan pocos macroeconomistas (salvo algunas muy excelentes excepciones como Krusell, Hassler, o Golosov) estén trabajando sobre el reto del cambio climático.

Pero volvamos a la Kaya. La Figura 1 muestra la evolución de cada componente de la Identidad para el mundo y la OCDE. Los gráficos están tomados de Díaz, Marrero y Puch (2020). Escogimos 1997 como año base porque es el año de la firma del Protocolo de Kyoto. El primer panel de la Figura 1 muestra que las emisiones mundiales han ido de la mano del PIB per cápita mundial hasta 2014, año a partir del cual hay una diferencia apreciable. La Tabla 1 indica que, desde 1997, las emisiones mundiales han crecido a una tasa media anual del 1.97%, mientras que el PIB per cápita lo ha hecho al 2.36. Es decir, el efecto del aumento de la población —el margen extensivo de la actividad económica— sobre las emisiones ha sido más que compensado por la caída en intensidad energética, cuya tasa de crecimiento ha sido -1.65%. La intensidad de carbonización no ha disminuido de forma significativa durante este periodo. Puesto que, en valor absoluto, la tasa de crecimiento de la intensidad energética es menor que la del aumento del PIB per cápita la conclusión es que el consumo mundial de energía, en términos absolutos, ha aumentado, en vez de disminuir (en Díaz, Marrero, Puch y Rodríguez López 2019 examinamos en todo detalle estas tendencias para una muestra de 134 países a nivel mundial).

Figura 1: Identidad de Kaya, para el mundo y la OCDE. Elaboración propia a partir de datos de la Agencia Internacional de la Energía.

Tabla 1: Contabilidad de emisiones.

La evidencia a nivel mundial es clara: todas las ganancias en emisiones mundiales han venido por mejoras en la eficiencia energética, no en que seamos más verdes. Sin embargo, en la OCDE sí que hay una ganancia apreciable en descarbonización. El índice de suciedad del mix energético cayó un 0.46%. Los países ricos hemos reverdecido, aunque sea pálidamente, con los años. A pesar de eso, la tasa de crecimiento de la eficiencia energética es casi cuatro veces la tasa de crecimiento de la descarbonización. Es decir, hasta la fecha, la reducción de emisiones se debe fundamentalmente, a las mejoras en eficiencia energética. Cabe preguntarse si las diferencias entre la OCDE y el resto del mundo se debe a un off-shoring de actividades contaminantes. En todo caso, hay una mejora evidente en el ritmo de reducción de emisiones en los últimos años (véase la Tabla 1) aunque no sea suficiente para llegar a la neutralidad climática en 2050.

Es cierto que los datos agregados ocultan mucha heterogeneidad, pero, en general, tal y como estimamos en Díaz, Marrero, Puch y Rodríguez López (2019), las reducciones en emisiones han venido fundamentalmente por ganancias de eficiencia energética. Creemos que es fundamental, por tanto, evaluar las ganancias de eficiencia energética a nivel global (descontado el off-shoring) para entender los costes de corto y medio plazo de las políticas de mitigación de emisiones. Cabe preguntarse, además, si las mejoras en eficiencia energética van a seguir siendo significativas en el futuro. Para responder a estas cuestiones tenemos que (a) entender a qué se deben esas ganancias y (b) “think globally”; es decir, debemos pensar en equilibrio general dinámico—como hacemos los macroeconomistas.

Incentivos privados y eficiencia energética

Las mejoras en eficiencia energética pueden deberse a innovaciones tecnológicas que ahorren energía (el numerador de la ratio de intensidad energética) o a innovaciones que, a igual consumo, aumenten la productividad de los factores primarios (y aumente el denominador de la ratio). Es decir, la innovación tecnológica viene (o puede venir) con un pan bajo el brazo: el ahorro energético. La evidencia (véase, por ejemplo, Steinbuks y Neuhoff 2014, Gamtessa y Olani 2018, o Boyd y Lee 2019) apunta a que los precios energéticos influyen en el proceso de innovación y adopción tecnológica. Un aumento en el precio, ya sea por un cambio en las condiciones de oferta o por un aumento en el gravamen impositivo, hace que las empresas y sectores respondan cambiando su comportamiento y eligiendo tecnologías que, aunque usen energía de origen fósil, sean más eficientes. Es decir, las decisiones individuales de ahorro energético responden a incentivos, como lo hace la inversión en I+D. No solo eso, sino que la inversión en eficiencia energética puede reportar beneficios privados incluso cuando los precios energéticos no estén en niveles desorbitados si existe incertidumbre sobre su evolución futura (o se sabe que van a aumentar inexorablemente). Esto es así porque buena parte de las innovaciones tecnológicas están incorporadas a los bienes de inversión: para aprovecharlas hay que invertir, poner maquinaria y estructuras a funcionar y, por tanto, consumir nueva energía. Para evitar que la inversión de hoy produzca la ruina de mañana cuando suban los precios es mejor invertir en eficiencia energética. En el agregado, este comportamiento produce las ganancias observadas en eficiencia energética, como mostramos en Díaz y Puch (2016, 2019). La obtención de esas ganancias agregadas solo puede estimarse con modelos macroeconómicos de innovación tecnológica y uso energético.

En cambio, la descarbonización de las economías requiere del impulso institucional ya que implica un cambio en el modelo energético primero, y después, la reconversión de sectores enteros. La coordinación público-privada es esencial en este caso. Nos parece que las dificultades de coordinación entre las buenas políticas y los intereses de sectores establecidos son, fundamentalmente, la razón por la que, hasta ahora, las ganancias en eficiencia han sido mucho más relevantes que en descarbonización. Esta es también la razón por la que es necesario sacar partido de todas las vías para aumentar la eficiencia energética de nuestras economías: porque se canalizan, en buena medida, por la vía privada de la inversión. Además, como se muestra también en Díaz y Puch (2019), entre otros, la eficiencia energética es una fuente de aumento de la Productividad Total de los Factores. Hay que explotar al máximo la mano invisible.

¿Por qué es importante la eficiencia energética en el corto plazo?

Las ganancias en eficiencia energética, como muestra la evidencia señalada arriba, dependen de la capacidad de los agentes de reemplazar procesos productivos, maquinaria y equipo, estructuras intensivas en energía por otras ahorradoras. La clave de esta respuesta es la rapidez. Lo importante es la velocidad con que los agentes puedan adaptarse a un nuevo entorno de precios más altos de la energía en el corto plazo. Esa velocidad es lo que los economistas llamamos elasticidad de corto plazo de la demanda de energía respecto al precio y depende, como explicamos en Díaz y Puch (2016, 2019), de las alternativas tecnológicas y de la facilidad con que los agentes privados puedan adoptarlas. La evidencia (véase arriba) muestra que la elasticidad de corto plazo es bastante menor que la de largo plazo.

Supongamos ahora que queremos implementar un impuesto al carbono en todos los países de la OCDE. Para poder estimar el efecto agregado de ese impuesto es importante tener en cuenta esa elasticidad de corto plazo. ¿Y esto por qué? Porque si esa elasticidad es alta podemos estar razonablemente confiados en que las empresas y familias cambiarán a tecnologías ahorradoras de energía con relativa rapidez. En ese caso el impuesto será un éxito: su base imponible desaparecerá al cabo de un tiempo y no supondrá más una distorsión en la economía —por cierto, ese debe ser el objetivo de la imposición energética: que desaparezca su base imponible. Si, en cambio, esa elasticidad es baja —porque esa alternativa tecnológica no esté disponible— las distorsiones de ese impuesto serán importantes. Quizá por eso, una economía como la española, cuyos booms económicos se sostienen, en gran medida, por sectores intensivos en energía (el de los inputs de la construcción y su transporte, como explicaremos en otro post), progresa tan poco en materia de impuestos medioambientales. Quizá por eso, el impuesto al diésel no sale adelante en España: porque la infraestructura del coche eléctrico no está suficientemente desarrollada; la elasticidad de la demanda de diésel es muy baja en el corto plazo. En resumen, los costes de las políticas ambientales dependen de elasticidad de corto plazo, y la experiencia internacional muestra que dicha elasticidad es baja. Hay que insistir en ello, y no tomar decisiones de las que nos podamos arrepentir.

¿Van a seguir siendo relevantes las ganancias en eficiencia energética en el futuro?

Hagamos un ejercicio simple de contabilidad-ficción en el ámbito de la UE. Si las emisiones cayeran anualmente un 4.41%, al cabo de 30 años el nivel de emisiones sería el 27% del nivel actual. Es decir, alcanzaríamos el objetivo de neutralidad climática marcado por la Comisión Europea. Suponiendo que el PIB per cápita de la UE crezca al 2% anualmente y que su población siga aumentando al 0.28%, la caída anual combinada de intensidad energética y de carbonización debería ser alrededor del 7%. ¿A qué velocidad podemos descarbonizar nuestro mix energético? La tarea no es sencilla y no tenemos la bola de cristal. En Díaz, Marrero, Puch y Rodríguez López 2019 hemos estimado que las mejoras en eficiencia energética, en general, van de la mano del crecimiento del PIB per cápita. La razón es que, en última instancia, ambos tienen la misma fuente: la innovación y adopción tecnológica. Es decir, la evidencia apunta a que podemos esperar mejoras en eficiencia como las disfrutadas hasta ahora, entre el 1 y el 2% anual. Queda, entonces, un 5-6% que debe venir de la descarbonización. En el artículo mencionado se encuentra evidencia de complementariedad entre la inversión en energías renovables en la frontera tecnológica (fotovoltaica, eólica y geotérmica) y eficiencia energética. Es decir, puede que ese 1-2% anual de crecimiento en eficiencia pueda aumentar.

Puede que ese 7% no sea un objetivo inalcanzable si se pone la voluntad política en apostar por un gran cambio en el modelo energético. Para ello, creemos que la transición ecológica requiere entender la interacción entre tecnología y energía a nivel agregado, requiere desde luego de una política económica y energética con una perspectiva global (“think globally”, again) basada en la evidencia disponible y no en quimeras. Requiere, por último, seguramente, que nos hayamos recuperado antes de esta crisis. No es momento de mezclar objetivos.

Hay 3 comentarios
  • Hola, Antonia. Creo que el mayor obstáculo para la consecución de los objetivos que se plantean, es la resistencia de aquellas entidades privadas responsables del cambio de modelo energético. Ya sea en su versión oligopolio español o cartel internacional (al margen de gestos, maquillaje verde y eslóganes).

    Al margen de quimeras. Yo soy partidario de dos medidas al respecto:

    Autoconsumo y gestión privada del excedente en una red eléctrica distribuida.
    Liberalización de patentes cediendo derechos de explotación al sector energético.

    No hay mejor incentivo que producir tu propia electricidad y colocar el excedente en un mercado transparente y competitivo. Eso además estimularía la reducción de costes, mediante la introducción de mejoras tecnológicas frente a la producción extensiva.

    Hay una industria por florecer. Que vive estancada frente a una necesidad global que debería significar de facto el mayor negocio y oportunidad para la economía mundial.

  • Gracias, Jordi. Parte de la evidencia que apuntamos en el post sugiere que, son las grandes empresas, y por supuesto los grandes operadores energéticos, normalmente en una estrategia coordinada con los grandes (buenos) gestores de la política económica y energética de los distintos países, los que propician los grandes cambios hacia tecnologías energéticas que, aunque usen energía de origen fósil, sean más eficientes.

    Las medidas que apuntas, están bien, y todas las acciones en la buena dirección son importantes. Pero el reto es demasiado importante, y es necesario poder precisar quién adopta la nueva tecnología (limpia), y cuándo.

  • Este campo se ha politizado tanto que es casi imposible discernir dónde está no ya la verdad sino el sentido común. Todavía estoy por ver un profesional que sostenga que modificando menos del 1% de los factores conocidos con influencia en el clima se podrá controlar éste. Cualquiera que haya trabajado, solo un poco, en modelos heurísticos se sorprende. Sin necesidad de recordar a James Lovelock ni a Forrester.

    Otra cosa que llama la atención es la cantidad de científicos de gran reputación profesional y personal que discrepan de algunas de las columnas que sostienen el edificio. Por ejemplo el CO2 antropogénico o el hecho de que los Gobiernos Europeos se hayan pasado 35 años llevando el vehículo privado Diésel desde cero a ser casi el 80% de la flota por sus intereses de mercado local y, de repente, criminalizan el diésel pensando que van a ser capaces de dictar una división internacional del trabajo que de hecho va a perpetuar la dependencia industrial de África y América y el declive Europeo y muy probablemente de los EEUU ya perfectamente constatable.

    Una cosa es tener la Tierra limpia mientras dure y otra utilizar pseudo-ciencia para imponer políticas industriales cuando se ha perdido la batalla industrial.

    Dicho lo cual estoy de acuerdo en el uso de renovables pero me intriga la “eficiencia energética” que puede tener un parque eólico cuando solo en su construcción se consume todo que “cuesta” en CO2. Y no cuento el mantenimiento en los 20 años de vida media.

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