Ferrari - Student Energy Summit 2014

Energa, economa, ambiente: nuevos paradigmas en la era de los lmites

Luca Ferrari Centro de Geociencias UNAM, Campus Juriquilla

Latin America Student Energy Summit 2014

Sobre aviso no hay engao

Ferrari - Student Energy Summit 2014

El planeta Tierra cuenta solo con dos fuentes de energas: La que proporciona el Sol y la que procede de su interior Por millones de aos el hombre vivi solo de la energa solar hasta que un da


Ganamos la loteria energetica!

Una herencia geolgica: Recursos finitos, no renovables formados en millones de aos de fotosintesis sobre millones de

Km2 gracias a biliones de Joules de energa geolgica

Combustibles fsiles: energa qumica concentrada


82% de la energa procede de los combustible fosiles (1 petrleo) 95% de la transportacin depende del petrleo Fundamentales para: Comercio internacional y globalizacin;

Agricultura (fertilizantes, pesticidas, maquinaria, riego); Petroqumica, materiales derivados

y nos volvimos adictos La#noamerica 2009

80% fosiles

Petrleo 50.2%

Gas 23.9%

Carbn 6%


Mxico 90% Argen#na 83% Brasil 57%

Crecimos y crecimos

La poblacin mundial se increment 7 veces desde que usamos petrleo. Solo en el siglo XX se ha cuadruplicado. En Mxico y Brasil se ha duplicado en los ltimos 40 aos

La energa global consumada se ha incrementado ~20 veces desde que empezamos a usar petrleo y ~10 veces solo en el siglo XX

Crecimiento de la poblacin mundial 0 - 2000

Revolucin industrial (carbn)

Primer pozo de petrleo


En el caso del petrleo, como para todo recurso finito no renovable, la produccin describe una curva en forma de campana: la produccin llega a un mximo o pico al que sucede un declive hasta el agotamiento.

Descrito desde 1956, comprobado en cientos de pozos, campos y pases La tecnologa solo ayuda a recuperar un poco mas de petrleo (

El pico del petroleo NO significa el agotamiento Significa haber usado la primera mitad: el crudo de mejor calidad,

mas fcil de extraer, mas cercano y menos costoso Previsto desde 1999, ocurri en 2005 para petrleo convencional

El fin del petrleo barato


.

El pico (meseta) de la produccin mundial

Produccin mundial de petrleo y su tasas de crecimiento

hDp://ourniteworld.com/2012/11/13/iea-oil-forecast-unrealisLcally-high-misses-diminishing-returns/

El incremento de la produccin ha ido bajando progresivamente de 7.9% en el periodo 1965 - 1973 a 0.1% en 2005-2012. El pico del petrleo convencional se toc en 2005


Pico convencional

Se descubre cada vez menos petrleo, campos mas pequeos y mas difciles de explotar ley de rendimientos decrecientes

Se repone menos de dos terceras partes de lo que se consuma; La gran mayora de los pases productores ya han pasado su pico

(Mexico en 2004) y estn en declive. La IEA admite que el declive de lo campos en produccin es de 5 a 8%

anual y que se puede compensar con petrleo todava por descubrir

Porque llegamos al estancamiento de la produccin de petrleo convencional


El pico en Latinoamrica Mexico (pico 2004)

Colombia (meseta 2012) Brasil (meseta 2011)

2500

3500

2200

1000

Centro y Sudmerica (meseta 2006)

1000

7500

4500

500


FUENTE: US EIA - hDp://peakoilbarrel.com/non-opec-charts/

Incremento de precios y nueva produccin El pico del petrleo convencional de 2005 ha provocado un incremento vertiginoso del precio del crudo: 400% de 2004 a 2008. Gracias a este aumento se ha podido entrar a la produccin del petrleo no convencional pero el incremento no ha podido rebasar el 6%.

6%

hDp://earlywarn.blogspot.mx/2013/07monthly-oil-supply-graphs.html


Petrleo y gas no convencionales: Una revolucin o una jubilacin?

Yacimientos conocidos con anterioridad pero no rentables Un precio del petrleo de >>100 USD ha permitido el milagro No es lo mismo: > costos energeticos y econmicos, > impacto ambiental


Petrleo y gas convencional vs no convencional

NO convencional: shales gas y tight oil Gotas de petrleo y gas atrapadas en rocas de baja o nula permeabilidad

(lutitas o arcillas). Es la roca generadora del petrleo convencional. El hidrocarburo no puede fluir, se necesita fracturacin hidrulica (fracking)

pozos con menor produccin (10s bd), se acaban mas pronto, menor recuperacin (

Hughes, (2013) - Un estudios cienLco detallado de 65,000 pozos de gas shale y (ght oil www.shalebubble.org - resumen publicado en Nature

Tight oil

La produccin se increment de manera sustancial desde 2008, cuando el precio del petrleo rebas los 100 USD/barril.

Tight oil: dos formaciones (Eagle Ford, Texas y Bakken, Montana y Dakota) producen el 81%. Son algo especial y geolgicamente nico, ya que en las demas no se aprecia el mismo incremento espectacular de produccin.

Gas shale: Cinco formaciones producen el 80%. La produccin est en una meseta a partir de 2012 debido en parte a la baja del precio del gas que volvi antieconmicos muchos pozos.

Gas shale


Petrleo y gas de lutitas: la experiencia de EEUU

Productividad baja, declive rpido Declive productividad pozos de Tight Oil Declive productividad pozos de Gas Shales

Bakken

Tanto por el petrleo como para el gas de lutitas la produccin inicial de un pozo baja tpicamente del 8095% en los primeros tres aos

La productividad global del campo decrece 3050% por ao si se deja de perforar.

En cuatro de los cinco principales campos de gas shales de EEUU la productividad promedio ha estado cayendo desde 2010. Esto porque solo unos cuantos lugares tienen buena productividad (sweet spots) y se perforan primero, por lo que la productividad por pozo baja en los aos subsecuentes

Hughes, 2013


El breve auge del no convencional: la falacia de las reservas

La Administracin de Informacin Energtica de Estados Unidos (EIA) ha estimado grandes reservas de shale gas. Se trata de previsiones muy optimistas: en 2001 estim que se podan extraer 13,700 millones de bariles de petrleo equivalente de la formacin Monterrey de California. pero recientemente redujo las previsiones a solo 600 millones de bariles una reduccin del 96%.

Reducciones drasticas se han dado para otros plays de gas como Marcellus.

hDp://www.laLmes.com/business/la--oil-20140521-story.html



El breve auge de petroleo y gas no convencional Texas: petrleo+condensados Texas: gas

Mientras tanto Texas ya lleg al pico del no convencional Solo el Bakken (ND+MT) sigue incrementando pero empieza a dar signos de estancamiento

hDp://peakoilbarrel.com/

Los nuevos precios de la energa El costo actual de produccin para

muchos proyectos superior al costo de produccin e impide que se siga invirtiendo en exploracin.

El crecimiento del no convencional se ha dado a cuesta de mucha deuda.

El precio del barril no puede bajar de los 110-120 USD, de otra forma el no convencional deja de producirse

Para el petrleo convencional la mayor parte pertenece a compaas estatales cuyos gobiernos necesitan altos precios para mantener los subsidios a sus ciudadanos

En el caso del gas se agrega el problema de que la transportacin es de 4 a 7 veces mas cara que para petrleo y carbon.


Costo de produccin de 360 proyectos

Precio crudo WTI 2014

Las grandes petroleras recortan la inversin en exploracin

El costo de exploracin de las mayores empresas petroleras del mundo va a la alza mientras que la produccin va bajando desde 2009. Como resultados la ganancia marginal es cada vez menor, al punto que todas las majors estn des-invirtiendo o posponiendo proyectos.



En su reciente reporte la Agencia Internacional de Energa estima que sern necesarios 48 biliones de USD (48,000,000,000,000) en inversiones hasta 2035 para cubrir las crecientes necesidades energticas mundiales. Esto implica invertir entre el 1% y el 4% del PIB (segn el rea) que se suma a los costos de produccin.

Este enorme requerimiento financiero se suma a los requerimientos cada vez mayore de otros sectores (salud, seguridad, educacin, prevencin/mitigacion de desastres etc.).

mientras la IEA dice que se necesita mucho mas

La EROI es la relacin entre la energa obtenida y la energa consumada para obtener el recurso. Para estimarla se toma en cuenta la energa necesaria para la exploracin, la construccin de la infraestructura de produccin, la explotacin y la remediacin al final del proyecto. La tasa de retorno energtico ha venido bajando constantemente:

La base fsica del nuevo costo de la energa La tasa de retorno energtico (Energy Return On Energy Invested=EROEI)

en 1930 para producir 100 barriles de petrleo convencional era suficiente la energa de 1 barril. En 2000 esta relacin era de 10:1. En el caso del petrleo no convencional es menos de 3:1. Como resultado la energa neta es cada vez menor.


No convencional

La ley de los rendimientos decrecientes en imagen


La disminucin de la tasa de retorno energtico y la curva de produccin del petrleo

Debido al retorno energtico decreciente el incremento de la produccin de petrleo y gas no convencional NO SE

TRADUCE EN UN INCREMENTO DE LA ENERGA DISPONIBLE

Energa neta

disponible

Costo energLco


El petrleo de mejor calidad, mas fcil de extraer y mas barato ya se descubri y est declinando. Hemos entrado al petrleo difcil y caro.

Hay grandes cantidades de hidrocarburo no-convencional pero solo una pequea parte se puede extraer con una ganancia econmica y, sobretodo, energtica.

El descenso en la piramide energtica


Implicaciones econmicas: el fin del crecimiento

Demanda de petrleo y energia vs PIB global

Tveberg, 2013,

Crecimiento econmico = incremento del consumo de petrleo La economa global se ha fundado sobre la energa barata. Cuando el

gasto energtico llega al 4-5% del PIB la economa entra en recesin. Para estimular el crecimiento se ha recurrido a la deuda (hipotecando el

futuro), esperando que maana se pueda pagar lo que hoy no se puede Los pases importadores de energa no pueden pagar sus deudas y

estn al borde de la quiebra (Egipto, Grecia, Ucrania, Japon? Espaa?


Fin del crecimiento: una mirada a Europa

Desempleo UE

Consumo de petrleo y gas: Italia

Trafico: km viajados Italia


Fin del crecimiento: una mirada a EEUU

Desempleo

Millas viajadas

Vuelos comerciales


Deuda pblica USA

Los lmites biofisicos del crecimiento

No solo la energa no puede crecer al infinito, hay tambien limites para: la explotacin de otros recursos no

renovables, la emisin de gases de efecto

hinvernadero, la contaminacin y explotacin de los

ecosistemas, el crecimiento poblacional

Ya hemos rebasado la capacidad de carga del planeta.


T record en Julio 2013

Los limites ambientales: cambio climtico

Consumo de energia

Emisione de CO2

http://ourfiniteworld.com/

hDps://feww.wordpress.com/tag/record-temperature/

T record en enero 2014


Map created by Peder Engstrom and Kate Brauman of the InsLtute on the Environments Global Landscape IniLaLve. Data provided by BGR & UNESCO (2008): Groundwater Resources of the World 1 : 25 000 000. Hannover, Paris.

Los limites ambientales: sobreexplotacin acuiferos


El rendimiento decreciente aumenta la complejidad tcnica (abastecimiento de energa, de agua, eliminacin de desechos etc.) y la complejidad organizacional (jerarqua, burocracia, cadenas de suminitros etc.) - Las megatecnologas para la

produccin de energa producen megadesastres ambientales:

- Supertanque petrolero Exxon Valdez - Plataforma petrolera Deepwater Horizon - Central nuclear de Cernobyl,

Fukushima

Los costos socio-ambientales de la produccin de energa

Fukushima

Deepwater Horizon


Hughes, 2013

Disminucin de disponibilidad del agua para humanos y ecosistemas Contaminacin de fuentes de agua y suelos Emisiones de gases de efecto invernadero (CH4) Contaminacin sonora, impacto sobre el paisaje Terremotos someros cerca de los pozos de re-inyeccin Incremento de trfico pesado, daos a caminos

Los costos socio-ambientales de la produccin de gas/petrleo no convencional


Nuestro predicamento energetico

Combus#bles fsiles/rec. minerales Fuentes renovables Deuda, moneda circulante etc.

Creemos poder crecer al infinito (economistas, politicos) Estamos tocando el limite del crecimiento basado en combustibles fsiles El limite para la sunstentabilidad (renovables) est mucho mas abajo


MITO

REALIDAD

FUTURO

Los retos de la transicin energtica

La transicin energtica de los combustibles fsiles a las fuentes de energa renovables va a ser mas compleja y difcil que las anteriores.

Por primera vez nos enfrentamos a un cambio hacia fuentes de menor intensidad y mas difciles de aprovechar que cuando se transit de la biomasa al carbn y luego al petrleo


1. La intensidad energtica de las fuentes renovables es inferior al petrleo convencional

2. Necesitan grandes reas e infraestructura que se construye con energa y materiales derivados de combustibles fsiles

3. Su flujo es discontinuo uso directo no superior al 35% del tiempo. El almacenamiento de la produccin excedente tiene altos costos

4. A excepcin de los biocombustibles, producen energa elctrica pero el 95% de la transportacin se hace con derivados del petrleo

5. La transicin energtica hacia las renovables, en las mejores condiciones posibles, necesita dcadas y grandes cantidades de capital el tiempo se acaba

Los retos de sustituir las energas fsiles


La transicin energetica impone una reduccin de los consumos

- Ahorro/eficiencia energtica - Diminucin del uso del coche - Rediseo de las ciudades

- Transporte publico electrificado

- Economa regional, des-globalizacin, simplificacin - Agricultura no dependiente de combustibles fsiles (organica)


La inequidad de los consumos Consumo percapita


OECD (2011), Society at a Glance 2011 - OECD Social Indicators.

Coecientes Gini de los pases la OECD


Quien tiene que reducir los consumos

Coecientes Gini a nivel mundial

El bienestar no es solo mas consumo Indice de Desarrollo Humano vs. consumo anual percapita de electricidad


Esperanza de vida e ingreso anual promedio

La bomba de tiempo de la inequidad y el riesgo de conflictos sociales y guerras por los recursos

Precio alimentos y disturbios sociales


Se necesitan nuevas polticas globales para una mejor distribucin de los recursos para evitar guerras y conflictos sociales.

La era de la energa barata y abundante se acab. Los nuevos costos de la energa son las causas principales del estancamiento de la economa mundial.

El petrleo todava no se acaba pero lo que queda tiene un alto costo econmico, energtico y ambiental. Deberamos usarlo como un recurso estratgico para la transicin energtica hacia las energas renovables.

No se puede sostener el ritmo de consumo actual. Se necesita un de-crecimiento hacia un nivel sustentable por las fuentes renovables y un decremento de la poblacin.

Los recursos deben de enfocarse a las necesidades primarias (seguridad alimentar, salud, educacin) y no para continuar con el modelo consumista, derrochador e inequitativo que ha caracterizado el ltimo medio siglo

Algunas conclusiones



El peor enemigo: la inercia del status quo

El futuro requiere creatividad, ingenio, interrelacin y adaptacin a los limites biofisicos del planeta


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