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México

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Balance energético nacional

En 1993 la producción nacional de energía primaria fue de 2.126,5 Petacalorías1 de las cuales el 89,7% correspondió a los hidrocarburos como principal fuente de energía, el 4,4% a la biomasa y a la electricidad respectivamente y el 1,5% al carbón.

1 Petacalorías = 1,015 calorías

Con relación a los hidrocarburos del 89,7%, el 69,3% correspondió al petróleo crudo, el 15% al gas asociado, el cual registró un aumento del 0,3% con relación al año anterior, el 3% a productos condensados y el 2,4% a gas no asociado. En cuanto a la biomasa, del 4,4%, el 3,4% correspondió a la leña y 1% al bagazo de caña de azúcar. Respecto a la electricidad, del 4,4%, el 3,1% correspondió a la hidroenergía, el 0,7% a geoenergía y el 0,6% a la nucleoenergía (Cuadro 1).

Con relación al consumo final de energía por sectores, para 1992, el 39% correspondió al transporte, el 34% a la industria y a la minería, el 24% al sector residencial y público y el 3% al sector agropecuario (Cuadro 2).

En cuanto a la distribución de las fuentes de energía en el país, en el Cuadro 3, se ubican en forma general las regiones con mayor producción actual y potencial de energía renovable y no renovable.

Cuadro 1. Producción de energía primaria en los años 1992 y 1993 en México

Fuentes primarias de energía

1992

1993

Petacalorías

%

Petacalorías

%

Total nacional

2.119.408

100,0

2.126.548

100,0

Carbón

30.060

1,4

32.538

1,5

Hidrocarburos

1.907.612

90,0

1.907.733

89,7

Petróleo crudo

1.469.359

69,3

1.473.603

69,3

Condensados

67.435

3,2

64.239

3,0

Gas no asociado

58.533

2,8

50.441

2,4

Gas asociado

312.285

14,7

319.450

15,0

Electricidad

90.521

4,3

92.828

4,4

Nucleoenergía

9.997

0,5

12.676

0,6

Geoenergía

14.651

0,7

14.669

0,7

Hidroenergía

66.873

3,1

65.483

3,1

Biomasa

91.215

4,3

93.449

4,4

Leña

71.664

3,4

72.103

3,4

Bagazo de caña

19.551

0,9

21.346

1,0

Fuente: Secretaría de Energía, Minas e Industria Paraestatal, Balance Nacional de Energía, 1993.

Cuadro 2. Consumo final de energía por sectores, 1992

Sector

%

Transporte

39

Industria y Minería

34

Residencial, Comercial y Público

24

Agropecuaria

3

Total

100

Fuente: SEMIP, Balance Nacional de Energía, varios años

Cuadro 3. Distribución de las fuentes de energía en el país

Tipo de energía

Area de distribución

Eólica e hidroeléctrica

Pacífico y Atlántico

Energía solar

Plataforma central, Península de Yucatán y de Baja California

Biomasa

Trópico húmedo, costa y zonas montañosas

Geotermia

Eje neovolcánico

Fuente: La energía en los asentamientos humanos, SAHOP, 1981

La biomasa como fuente de energía.

El uso cada vez mayor de energía procedente de combustibles fósiles, con el consiguiente agotamiento y alto costo, ha conducido a la obtención de nuevas fuentes de energía para el desarrollo económico mundial, en este contexto los recursos vegetales, residuos y productos procedentes de la silvicultura, sabanas, praderas y de la agricultura, son algunas de las principales fuentes de energía renovable que puede sustituir a la energía obtenido de los hidrocarburos, de acuerdo a datos proporcionados por el IIED y el Colegio de México, la biomasa acumulada y la producida cada año es como sigue (Cuadro 4).

Cuadro 4. Cantidad de biomasa de acuerdo a diversos usos de la tierra

Tipo de cobertura o uso de la tierra

% de biomasa

Areas forestales

92

Sabanas y praderas

4

Tierras cultivadas

1

Otros

3

Total

100

Fuente: Institute for Environment and Development (IIED), Colegio de México, 1981

Respecto a la producción de biomasa en tierras cultivadas de acuerdo a diversos tipos de cobertura, se tienen los siguientes datos (Cuadro 5).

Contexto mundial

La biomasa es la fuente de energía más antigua utilizada por el hombre; no obstante, el estudio de la madera como combustible no llamó la atención de los investigadores, gobiernos y organismos de cooperación internacional si no hasta la década de los años 70 como resultado de la llamada crisis del petróleo. Los estudios realizados en los años posteriores mostraron que la biomasa constituye una de las principales fuentes de energía renovable.

Cuadro 5. Cantidad de biomasa de acuerdo a diversas coberturas en áreas bajo cultivo

Tipo de cobertura

% de biomasa

Arboles y arbustos de cultivo

68,5

Sabanas y praderas

16,2

Tierras cultivadas

7,8

Desiertos y pantanos

7,5

Total

100,0

Fuente: Institute for Environment and Development (IIED), Colegio de México, 1981

Se estima que casi el 6% de la energía consumida en el mundo proviene de la leña. De acuerdo con la FAO, en la década de los años 80, la mitad de la población del mundo dependía de este combustible para calentarse y para preparar sus alimentos, y en 45 países, con una población superior a 1.000 millones de habitantes presentaban déficit de leña. En estos países con déficit la vegetación se sobreexplota, se degrada al suelo, se acelera la desertificación y los recursos forestales dejan de tener un carácter renovable.

En los países subdesarrollados el 80% de la madera se destina a la producción de energía y el 20% de la energía consumida proviene de la biomasa, la cual de hecho es la cuarta fuente de energía, después del petróleo, gas y carbón mineral. En Africa, el 90% de la madera se destina a la generación de energía, la cual aporta más del 60% del consumo energético del subcontinente. En Asia el 20% de la energía consumida se obtiene a partir de madera, proporción que en algunas regiones sobrepobladas del sureste asiático podría ser más alta pero no existen suficientes recursos forestales para cubrir la demanda.

En América Latina, pese a que es una región con abundantes recursos energéticos fósiles, el consumo de biomasa como combustible es muy alto, principalmente en las regiones rurales. En América central se encuentran los países con mayor dependencia de la madera como combustible. En la región, aproximadamente, el 52% de la energía proviene de la leña y aproximadamente el 80% de la población depende de este energético como combustible doméstico. En Guatemala, Haití y Honduras dos tercios de la energía total se obtienen de la biomasa. En América del Sur, Brasil consume grandes cantidades de carbón vegetal; en 1990, este país utilizó 36 millones de m³ de carbón vegetal, de los cuales 18,6 millones se dedicaron a la industria siderúrgica, además, en la actualidad cuenta con importantes programas de sustitución de combustibles fósiles por combustibles derivados de la madera. Desde 1978 el aprovechamiento del bosque natural ha sido desplazado progresivamente por plantaciones forestales, las que en 1990 aportaron el 34% de carbón, consistente en 12,5 millones de m³ y podrían aportar hasta el 80% de la producción total.

Existen marcadas diferencias en cuanto a la forma de uso de la biomasa, pues mientras en los países en vías de desarrollo tres cuartas partes de la madera empleada como combustible se destina a la preparación de alimentos y calefacción, en los países desarrollados tiene un papel cada vez más relevante en la producción de energía a gran escala. Con el uso de técnicas avanzadas tales como la producción de biogas y equipos de transformación modernos, la biomasa aporta el 4%, 16% y 10% de la energía primaria producida en los Estados Unidos, Suecia y Austria, respectivamente.

Con el conocimiento actual de los impactos negativos de la generación de energía a partir de biomasa y el desarrollo de los métodos de mitigación correspondientes desarrollados a la fecha, la biomasa se considera como una alternativa adecuada para la provisión sustentable de energía, de hecho para numerosos países de escasos recursos no será posible contar con una alternativa adecuada en los próximos 25 años. En el año 2050 la biomasa podría proporcionar el 17% de la energía eléctrica y el 38% de combustibles de uso directo, no obstante, al inicio del próximo siglo habrá un déficit estimado de 960 millones de m³ de leña.

Contexto nacional.

La biomasa es uno de los principales combustibles utilizados en México, cerca del 80% de la energía generada a partir de biomasa proviene de leña, la cual es el principal combustible doméstico en las áreas rurales y segundo después del gas en las áreas urbanas. La producción de leña es principalmente de autoconsumo ya que entre el 80 y el 96% de los consumidores recolectan su propia leña.

La leña se emplea en más de tres millones de viviendas, lo que representa una población superior a 18 millones de habitantes; en los municipios con altos índices de pobreza de los estados del sur del país, la proporción de hogares que emplean leña como combustible es superior al 60%.

De acuerdo con la información de los censos nacionales de población y vivienda, en las últimas décadas la población que consume leña disminuyó casi un 20%, sin embargo, en los próximos años la demanda continuará siendo alta.

El consumo anual de leña se estima en 22 millones de m³. En los estados de la región sur, Oaxaca, Guerrero y Chiapas el consumo es de los más altos del país, el cual es aproximadamente de 91 kg/mes/hab. (Semip energía rural en México).

Además de ser la fuente de energía más barata y al alcance de la población más pobre y marginada de las áreas rurales, la biomasa tiene gran importancia en el balance nacional de energía. En 1992 la energía primaria generada a partir de leña fue superior a la producida por medio de hidroeléctricas. La energía generada por leña y bagazo de caña representó 47,62 millones de barriles equivalentes de petróleo.

En 1992, de la energía primaria destinada directamente al consumo final el 68,6% se obtuvo de leña, 18,6% de bagazo de caña y 12,8% de gas natural; en el mismo año, se utilizaron 204 petacalorías en el sector residencial para cubrir la demanda de combustible doméstico, iluminación, calefacción, calentamiento de agua y alumbrado público, en este sector la leña aportó el 41,6% de la energía y el gas licuado el 39,5%.

El uso de leña en el país se realiza principalmente en fogones abiertos, en los cuales hay gran dispendio de energía. A nivel doméstico los fogones pueden tener una eficiencia cercana al 3% y de 27 a 30% en las estufas mejoradas para quemar carbón. No obstante la aparente ventaja de utilizar carbón ésta no es tan alta si se considera que cada kg de carbón equivale de 5 a 8 kg de leña razón por la que en las áreas rurales se prefiera utilizar leña, en caso de existir amplia disponibilidad de madera.

El consumo de leña y carbón está determinado por numerosos factores, tales como la disponibilidad de otros combustibles, el tipo de localidad (rural o urbana), el nivel de ingresos y los aspectos culturales. En las zonas urbanas, donde prácticamente todos los combustibles deben comprarse, tiende a existir una escala de uso de combustibles de acuerdo con el aparente status social y nivel de ingreso de las familias. En esta escala la leña ocupa la parte baja, pasando por carbón, petróleo, gas y electricidad en la parte alta, por lo que los consumidores tienden a cambiar el tipo de combustibles de acuerdo como mejoran sus ingresos.

Electrificación rural con fuentes renovables de energía en México

Uno de los grandes problemas que presenta México es la dispersión de la población rural en su territorio, sin embargo, según informes de la Comisión Federal de Electricidad, hasta el año de 1992 se tenía una cobertura del 90% de la población; es decir más de 75 millones de habitantes contaban con este servicio. Con el objeto de atender las necesidades de energía eléctrica de las comunidades más alejadas, el Departamento de Fuentes No Convencionales de Energía del Instituto de Investigaciones Eléctricas, inició sus actividades en el año de 1977 enfocando sus esfuerzos en el aprovechamiento de energía solar, energía eólica, pequeños aprovechamientos hidráulicos y biomasa.

Las investigaciones en estas áreas de actividad se mantienen a la fecha, sin embargo pronto constituyeron un proyecto llamado: "Sistemas energéticos integrados".

Este proyecto plantea la integración de las cuatro fuentes de energía renovables, integrando y complementando cada unidad para su operación de acuerdo a los recursos y equipo disponibles. En las cinco áreas se han logrado avances significativos, actualmente se encuentran en operación más de 10.000 centrales pequeñas en diversas poblaciones rurales del país.

El uso de la biomasa como fuente de energía eléctrica

En México se han desarrollado diversas tecnologías para el aprovechamiento de la biomasa como fuente de energía, entre los principales productos que se han investigado y en algunos de los casos ya se encuentran en operación, son los siguientes:

- Bagazo de caña de azúcar
- Residuos orgánicos
- Vinaza (desechos de la destilación del alcohol)
- Desechos de frutas y verduras
- Basura producida en áreas urbanas
- Cáscara de café
- Rastrojo de maíz, sorgo
- Estiércoles
- Lodos orgánicos
- Lirio acuático
- Otros

En el Instituto de Investigaciones Eléctricas se han venido desarrollando cinco líneas de investigación utilizando biomasa (productos orgánicos citados anteriormente) para la producción de biogas, mediante la utilización de digestores. Actualmente se han puesto en marcha algunos de los proyectos desarrollados, en el Cuadro 6, se relacionan los tipos de digestores y su capacidad para ser adecuados a las diversas necesidades en las áreas rurales.

Cuadro 6. Proyectos de investigación sobre digestores desarrollados en el IIE

Tipo de digestor

Capacidad (m³)

Nivel laboratorio

0,2

Escala familiar

10,0

Escala comunal

40,0

Fuente: Instituto de Investigaciones Eléctricas, México 1981

Las otras 2 líneas de acción se han enfocado a la utilización del (biogas) obtenido a través de digestores, relacionados básicamente con su análisis, purificación, secado, compresión y almacenamiento. El gas obtenido, se utiliza actualmente en estufas domésticas de 2 quemadores, lámparas, refrigeradores de absorción, motores generadores de 700 W y motores generadores de 16 kW. Los desechos sólidos (lodos) del digestor, se evaluaron para ser utilizados como fertilizantes, se compararon con fertilizantes químicos y estiércol fresco en plantaciones de maíz y de lechugas en el Estado de Morelos, las investigaciones para eficientar el uso de los digestores para producir abonos se llevan a cabo en la Universidad Autónoma Metropolitana de Iztapalapa, en la Ciudad de México.

Por otro lado, se llevaron a cabo en los principios de los años 80 la difusión de la tecnología, instalando digestores para su operación con capacidades de 3, 20, 30, y 40 m³ en diversas comunidades en el país, otros proyectos que se desarrollan actualmente, es el uso de digestores de alto contenido de sólidos como es el caso de bagazo de caña de azúcar y lirio acuático.

En México se ha trabajado poco en la extracción de alcoholes y aceites como productos de la madera y de otros desechos orgánicos, el uso de etanol y metanol, más bien ha estado enfocado a usos industriales, el carbón y la leña siguen siendo los productos de la biomasa forestal más empleados como fuente de energía calorífica en las áreas rurales.

A pesar de los avances que se han logrado en el país, mediante el uso de digestores para el tratamiento de desechos orgánicos, sometidos a fermentación en ausencia de aire para generar biogas, compuesto por metano y bióxido de carbono, el cual puede substituir al gas natural. En México se requiere de un fuerte apoyo en actividades de difusión y divulgación para poder ser empleados a mayor escala, pues la aplicación y uso de esta tecnología, se puede ampliar y puede ser adaptada para la industria rural, como son aserraderos en las áreas forestales y para la extracción y transformación de productos primarios. La tecnología desarrollada en el Instituto de Investigaciones Eléctricas, se encuentra a disponibilidad de los usuarios, para que a través de convenios de colaboración y con apoyos financieros, se implementen y se lleven a cabo programas y acciones en áreas rurales y urbanas, para incrementar el uso de la biomasa en la producción de energía, así como para la producción de abonos orgánicos y por otro lado, al mismo tiempo contribuir a mejorar el medio ambiente y evitar impactos ambientales por contaminación de desechos orgánicos.

Otras acciones realizadas

En el país se tiene implemetado el programa a nivel nacional de dendroenergía cuyos objetivos son los siguientes:

- Optimizar el uso de la leña combustible en el medio rural.
- Reducción de la extracción de leña de las masas forestales naturales.
- Disminución de la deforestación y degradación por consumo de leña.
- Aumento del uso de la leña y del carbón sin degradar las áreas forestales.
- Mejoramiento condiciones de vida y salud de la población que utiliza leña.
- Revalorización en la sociedad, el papel de la leña y carbón como fuentes de energía.
- Participación de los gobiernos federal, estatal y municipal en la ejecución del programa.

Líneas de acción del programa

- Producción de planta y establecimiento de módulos de plantación con fines energéticos.
- Optimización del uso de la leña mediante la construcción de estufas rurales.
- Promoción y difusión a través de folletos, demostraciones, cursos y talleres.
- Estudios de diagnóstico en áreas críticas por extracción y uso de leña combustible.

Por otro lado, se han preparado síntesis de perfiles de proyectos con diversas alternativas para reducir la presión de las áreas arboladas y para proponer acciones concretas de manejo de recursos naturales en zonas criticas, dentro de los que se contempla el establecimiento de módulos dendroenergéticos y con otros fines como protección, restauración y para producción de forraje.

En el presente año se firmó el proyecto, "TCP/MEX/4553(a) Dendroenergía para el Desarrollo Rural" entre el gobierno de México y la FAO, con una aportación por parte de la FAO de $EE.UU. 212.500. El objetivo de la asistencia técnica es dotar al país con la experiencia necesaria para la planificación y realización de sistemas sostenibles y eficientes de producción, abastecimiento y uso de combustibles vegetales.

Existen en el país diversos centros de investigación que en la actualidad están llevando a cabo proyectos sobre fuentes renovables de energía entre los que se considera la biomasa.

Impactos ambientales

En México, por mandato constitucional, la nación tiene el derecho de administrar y regular el aprovechamiento de los recursos naturales y del medio ambiente para contribuir al mejoramiento de las condiciones de vida de sus habitantes y tender al desarrollo sustentable. Asi mismo, tiene la responsabilidad de establecer las medidas necesarias para preservar y restaurar el equilibrio ecológico.

Actualmente la política social y ambiental en México, se encuentra en una etapa de implementación y ejecución, los cambios en las instituciones y los programas de modernización sectorial, han creado condiciones administrativas favorables para lograrlo y se han ido acumulando experiencias exitosas en los aspectos productivos, sociales y ambientales, de esta manera y con el objeto de proteger el ambiente de los desechos industriales producidos por las diversas fuentes de energía, en México se llevan acabo las siguientes acciones en el sector eléctrico nacional.

Control de emisiones a la atmósfera

- Mejoramiento continuo de quemadores y estabilizadores de flama.

- Diseño de los depósitos de automatización de combustible

- Empleo de gas natural en lugar de combustóleo en las centrales localizadas en las ciudades de México, Monterrey, Juárez y Río Bravo.

- Afinación permanente de los generadores de vapor de las centrales termoeléctricas.

- Capacitación permanente del personal para medir emisiones de gas de combustión en las centrales termoeléctricas.

- Mantenimiento preventivo de generadores de vapor y de instrumentos relacionados con la combustión.

- Evaluación de costo/beneficio de aditivos para combustóleo para verificar la disminución de emisiones.

- Adquisición e instalación de equipos y redes de monitoreo de calidad del aire y de emisiones.

Residuos sólidos

- Uso de aditivos supresores de polvo.
- Cubiertas para las bandas que transportan el carbón.
- Precipitadores electrostáticos para la recolección de partículas.
- Generadores ciclónicos y depósitos controlados.
- Instalación de redes de monitoreo.
- Reforestación en los depósitos de ceniza.

Aguas residuales

- Construcción y rehabilitación de fosas separadoras de aceite.
- Lagunas de evaporación y pozos de absorción.
- Plantas de tratamiento de aguas negras.
- Tratamiento y re-uso de aguas negras.


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