Tiempo de actuar

Global Sustainability Crossroads

Luis González Reyes

“Global Sustainability Crossroads” es un juego de simulación participativa diseñado por el GEEDS para que cualquier persona pueda evaluar los efectos ambientales y económicos de distintas políticas de reducción de emisiones de efecto invernadero a nivel global.

El juego se basa en un interfaz que permite realizar simulaciones con el modelo de simulación energía-economía-medio ambiente MEDEAS-World desarrollado por el GEEDS-UVa. Las y los jugadores, partiendo de las tendencias actuales de emisiones de efecto invernadero, deben poner en marcha políticas que permitan reducir el cambio climático en las próximas décadas. Las decisiones que realizan atañen a políticas económicas, energéticas, evolución tecnológica, etc. El modelo indica si la estrategia planteada permite (o no) alcanzar las cotas deseadas de bienestar para 2050-80 evitando niveles peligrosos de cambio climático.

Ficha técnica

Objetivos: Al final de la técnica el alumnado:

Nivel: Bachillerato.

Asignaturas: Economía, Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente, Historia del Mundo contemporáneo. También se puede abordar en las distintas asignaturas de ciencias naturales.

Temporalización: Para una adecuada comprensión de las variables utilizadas en el juego serían necesarias al menos 3 sesiones. En todo caso, de forma más superficial, se pueden utilizar menos sesiones.

Desarrollo

Antes de empezar a utilizar el simulador es imprescindible que el profesorado se familiarice con él. Aunque no es muy complejo de utilizar, sí requiere un tiempo previo de estudio.

Todos los materiales que se van a referir a continuación se pueden descargar aquí: Global Sustainability Crossroads (ESP), incluyendo el simulador, que hay que instalar en el ordenador. Lo que se expone en el resto de la entrada es un resumen de ellos.

Global Sustainability Crossroads es un juego no competitivo por equipos. El profesorado deberá estar presente siempre para resolver dudas, correr los escenarios en el modelo y ayudar con la interpretación de resultados. El juego se realiza en 2 fases principales: (1) fase de diagnóstico, y (2) fase de alternativas.

Durante la fase de diagnóstico, el alumnado conocerá cual es la situación actual y adónde nos llevan las tendencias actuales. Consiste de los siguientes pasos:

  1. Presentación inicial de problemática (bien mediante presentación o mediante vídeos).
  2. Selección de hipótesis (FORMULARIO HIPÓTESIS).
  3. Simulación escenario continuación tendencias actuales (FORMULARIO ESCENARIO “CONTINUACIÓN TENDENCIAS ACTUALES”): ¿adónde nos llevan las tendencias actuales?
  4. Selección de objetivos deseables para 2050-80 (FORMULARIO OBJETIVOS) a la vista del análisis de los indicadores sociales y ambientales durante la simulación del escenario de continuación de tendencias actuales.
  5. Simulación escenario(s) con políticas (FORMULARIO ESCENARIO(S) “POLÍTICAS PARA LA TRANSICIÓN”). Se podrán realizar tantas simulaciones como se requiera (o se acabe el tiempo) ¿Qué habría que hacer para alcanzar los objetivos deseables para 2050-80? ¿Compromiso entre objetivos deseables y factibles?
  6. Puesta en común. Cada equipo presenta al resto de participantes cómo ha ido su partida, qué resultados han obtenido, si eran esperados o no, y si han logrado (y cómo) alcanzar finalmente los objetivos, comentarios, sugerencias, reflexiones, etc.
  7. Conclusiones obtenidas del juego.

Descripción de las fases del juego

Esta sección incluye información de apoyo para completar los FORMULARIOS. En ciertos casos (indicados en el formulario), es posible responder con mayor desagregación marcando opciones en este mismo documento.

Es muy recomendable leer cada formulario completo antes de empezar a seleccionar opciones. Tened en cuenta que es necesario mantener cierta consistencia entre las diferentes opciones (hipótesis, objetivos y metas), es decir desarrollar una “trama narrativa” para la visión de futuro desarrollada por tu equipo.

HIPÓTESIS

Las hipótesis son supuestos y variables de entrada para las que existe incertidumbre y que se refieren al “contexto” en el que se desenvuelve el futuro. A diferencia de las “metas”, se trata de factores a las que no les afectan las decisiones humanas. Por lo tanto, una vez acordadas las hipótesis principales, éstas no se pueden modificar a lo largo del juego.

En este juego se permite decidir a los equipos 2 hipótesis; por simplicidad otras quedan fijas:

H1: Disponibilidad de recursos energéticos no-renovables (fósiles y nucleares)

La opción (a) “Pico de recursos energéticos no-renovables (disponibilidad media según literatura)” considera las estimaciones medias de la literatura. Éstas indican que el petróleo, gas y carbón alcanzarán un pico antes del año 2050 (~2020 en el caso del petróleo).

En el caso de la opción (b) “Pico de recursos energéticos no-renovables (disponibilidad alta según literatura)”, tomamos estimaciones que consideran que las fuentes convencionales de petróleo y gas alcanzarán su pico antes de 2050, pero no las no-convencionales (por ejemplo gas de fracking, petróleo de esquistos, arenas bituminosas, etc.). En este escenario también se asume que hay más carbón disponible en el subsuelo.

En ambas opciones (a) y (b) se asume la misma estimación de uranio (la única encontrada en la literatura). La opción (c) considera que no habrá restricciones significativas a la extracción de recursos energéticos no renovables durante el periodo de simulación; la extracción seguirá a la demanda.

Finalmente, se da la opción de indicar una opción diferente para cada recurso en la siguiente tabla:


 “Pico de recursos energéticos no-renovables” (disponibilidad media según literatura) “Pico de recursos energéticos no-renovables” (disponibilidad alta según literatura) No restricciones significativas a su extracción durante el periodo de simulación
Carbón


Petróleo


Gas natural


Uranio


H2: Impactos producidos por el cambio climático

Debido a la incertidumbre en este punto, se da un rango amplio de opciones. Desde que estos impactos sean despreciables, pasando por impactos importantes (capaces de restringir el crecimiento económico en escenarios de crecimiento “estándar” (ver M2)) antes al acercarse a los +2⁰C de incremento de temperatura media, hasta impactos muy significativos que sean capaces de arrastrar a crisis económicas muy graves al acercarse a ese incremento de temperatura.

OBJETIVOS DESEABLES PARA 2050-2080

Se podrían seleccionar una multitud de objetivos para el futuro; sin embargo, con el objetivo de ser operativos proponemos centrarnos en dos que incluyan el “techo ambiental”, es decir sin sobrepasamiento de los límites planetarios (cambio climático, uso del agua, pérdida de biodiversidad, etc.) sin minar el “suelo social”, es decir asegurando los derechos sociales y permitiendo satisfacer las necesidades básicas (comida, salud, equidad, empleo, etc.).

Así, cada equipo debe decidir qué 2 objetivos se consideran como deseables para el futuro:

O1: Estabilización del incremento de temperatura media

A la luz de los riesgos e incertidumbres existentes mostradas en la anterior y la que sigue, ¿a qué temperatura sería deseable estabilizar el clima?

Como referencia, en el año 2016 el incremento medio de temperatura respecto de niveles preindustriales fue de 0.99ºC.

O2: Bienestar

En segundo lugar, cada equipo debe seleccionar un segundo objetivo relacionado con el nivel de bienestar en 2050-2080. Tomamos el consumo de energía final como indicador de bienestar. Por lo tanto, cada equipo debe de decidir qué nivel de bienestar sería compatible con el objetivo de reducción de emisiones (media global, asumiendo que no existen desigualdades), teniendo en cuenta que:

Como referencia, en el año 2015 el consumo de energía final per cápita fue de 45 GJ/año (es decir unos 12.500 kWh).

El significado de una “Buena vida” y qué es una sociedad deseable ha sido discutido probablemente durante milenios. Bienestar es un concepto muy complejo y compuesto de diferentes dimensiones que no están representadas en modelo MEDEAS que se toma como referencia, como es el caso de la salud, la educación, el sistema de gobernanza, equidad, etc.). Como resultado, se emplea un método alternativo que se centra en el consumo de energía final como aproximación al bienestar, dado que la provisión de bienes y servicios necesita de un suporte biofísico-energético. De hecho, una oferta adecuada de energía ha sido identificada como un requisito clave en el desarrollo económico, cultural y social de las sociedades complejas. La revisión de la literatura muestra que hay una correlación fuerte entre el uso de energía y el nivel de vida en sociedades industriales a bajos niveles de consumo de energía, pero que pasado un umbral, mayor consumo de energía no se traslada en una mejora del nivel de vida. Debido a estas razones, en el juego se considera el consumo de energía final per cápita como una aproximación del bienestar. Sin embargo, es necesario reconoces que el bienestar tiene una fundamental parte cultural. Para ayudar a las y los participantes a tomar decisiones en relación a este tema, se incluye la siguiente tabla en el interfaz de simulación:

Consumo de energía final (GJ/año/persona) Referencia
270 Media anual 1995-2008 de la huella energética de EEUU.
135 Media anual 1995-2008 de la huella energética de la UE.
75 IDH (Índice de Desarrollo Humano)>0.8 para una regresión considerando 40 países durante el periodo 1995-2009.
30-40 Energía final para cubrir alimentación y vivienda adecuada, acceso a electricidad, suministro de agua corriente en áreas urbanas. Este rango también se corresponde con un IDH tal que 0.7<IDH<0.8.
~25-30 Ecoaldea Sieben Linden (Alemania).

Comunicar el actual uso de energía per cápita a nivel global (~55 GJ/año/persona, i.e. ~15,250 kWh) y compararlo con el del país dónde se realiza el juego permite introducir de forma natural el tema de la desigualdad global en el juego.

OBJETIVOS DE POLÍTICAS Y METAS ESPECÍFICAS

Los objetivos de políticas y metas específicas deberán ser seleccionados en función del escenario que se simule: ¿adónde nos llevan las tendencias actuales?, o bien, ¿qué habría que hacer para alcanzar los objetivos deseables para 2050-80?

M1: Evolución de la población

Actualmente somos unos 7.000 millones de personas en la Tierra. La previsión de tendencias medias futuras por parte de los expertos de fertilidad, mortalidad y nivel de educación significaría alcanzar una población de en torno a 9,200 millones de personas en 2050. Considerando los escenarios para 2050 tenemos una horquilla probable de evolución futura:

Cada equipo puede no obstante argumentar y proyectar una evolución de población diferente (hasta el año indicado se asume la previsión de tendencias medias), así como indicar el nivel deseado de estabilización a largo plazo.

La población es en este juego una variable exógena y por lo tanto siempre se alcanzará el valor deseado.

Estas son las evoluciones de la población disponibles:

M2: Crecimiento deseado del PIB per cápita

El PIB (Producto Interno Bruto) es el valor monetario de mercado de la producción de bienes y servicios de demanda final de un país o región durante un período determinado. No captura los costes sociales, omite aspectos como la degradación ambiental o el agotamiento de recursos, no tiene en cuenta la desigualdad, no contabiliza todo aquello que no se compre o venda en mercados no se contabiliza (economía informal, economía de cuidados).

Tomamos como referencia la tasa de crecimiento medio anual desde finales de los 70 hasta hoy (+1.5%/año/persona). En torno a este valor, se dan como opciones un crecimiento mayor (+2.5% por persona y año), y menor (+0.75% por persona y año). Como referencia, el PIBpc actual mundial es de unos 6.500 $ (en dólares de 1995, tipos de cambio de mercado), y cada opción significaría alcanzar en 2050 (en ausencia de potenciales restricciones al crecimiento):

Como referencia, el PIB per cápita de EU-28 actual es de: unos 23.000 $ (en dólares de 1995; 24.000 $ en dólares de 2008).

También se da la posibilidad a quienes juegan de proyectar la variación del PIBpc que se quieran y desde el año indicado (hasta entonces se asume el crecimiento “estándar”), así como indicar el nivel deseado de estabilización a largo plazo.

Se debe tener en cuenta de que esta es una meta planeada, en el sentido de que potenciales restricciones biofísicas como la disponibilidad de energía o impactos de cambio climático podrían reducir el resultado final.

Opciones de PIBpc disponibles. Como referencia, se muestra la trayectoria histórica global, de la UE28 y de España.

Como referencia se da también el GDPpc de una serie de países en el año 2009:

M3: Evolución estructura económica

La estructura económica se refiere al conjunto de relaciones entre sectores de la economía en unas proporciones determinadas. Todos los sectores necesitan comprar y vender productos intermedios a los demás, que utilizan para la producción de los bienes y servicios que venden a los consumidores finales. Cuanta mayor proporción representen los productos intermedios en el valor final del producto, menor será el valor añadido generado que pueda repartirse entre salarios y beneficios empresariales (y que se corresponde con el PIB de un país considerando todos los sectores de la economía). Se trata de una matriz en la que se considera el mundo entero como un solo país, por lo que las compras y ventas entre los sectores no reflejan el comercio mundial, asumiéndose que todo se produce y comercia en una misma unidad geográfica: el mundo.

M4: Programa global de reforestación para capturar carbono desde el año 2020?

Este programa mundial considera que se podrían dedicar unas 345 millones de hectáreas (es decir una superficie mayor que la actualmente urbanizada a nivel mundial, o casi 7 veces la superficie de España (50.5 MHa)).

Desde M5 a M12, se puede seleccionar el año a partir del cual cada medida se desea activar. Hasta el año seleccionado, se extrapolan las tendencias históricas.

M5: Energía nuclear

M6: Producción planeada de biocombustibles líquidos

En el periodo 2000-2015, la producción de biocombustibles (de segunda generación, como por ejemplo aquellos obtenidos de cultivos alimentarios como el etanol o el biodiésel) ha crecido a una media del +11.1% al año.

M7-M8: Instalación planeada de centrales basadas en energías renovables para la producción de electricidad y calor

Como referencia, los crecimientos actuales son los siguientes:

Tecnología removable Periodo Crecimiento medio de capacidad en el periodo Capacidad total instalada en el año final (GW) Crecimientos personalizados (optional)
Hidroelectricidad 1995-2015 2.8% 1,092
Geotérmica 1995-2015 2.4% 12
Biomasa 1995-2015 7.2% 84
Marina 2000-2015 4.8% <1
Eólica terrestre 1995-2015 25.1% 404
Eólica marina 2000-2015 41.0% 12
Solar fotovoltaica 2000-2015 45.3% 219
Solar CSP 2005-2015 29.5% <1
Total renovables para electricidad 2000-2015 6.2% 1,827 x
Total renewables para electricidad (sin contar hidroeléctrica) 2000-2015 18.6% 736 x





Hidraúlica de bombeo 2000-2015 2.3% 138 x





Biomasa para calor 2000-2014 3.6% 792
Solar para calor 2000-2014 14.4% 410
Geotérmica para calor 2000-2014 7.4% 70
Total renovables para calor 2000-2014 5.9% 1,307 x

Los equipos tienen 2 opciones generales:

Por defecto, se asume que el crecimiento de la hidráulica coincide con el crecimiento del solar fotovoltaica para funcionar de respaldo de su intermitencia.

Se debe tener en cuenta que en el modelo hay muchos factores que afectan la capacidad instalada de cada tecnología renovable más allá de la “voluntad de quien planifica”, como es el caso del potencial biofísico de cada fuente, la tasa de retorno energético (TRE) de cada tecnología (el modelo penaliza/favorece aquellas tecnologías con menor/mayor TRE), penetración en el mix de fuentes intermitentes, etc. La TRE es el cociente entre la energía que se invierte y la que se consigue en un proceso de extracción de energía.

M9: Transporte terrestre

Debido a la dificultad para introducir carburantes alternativos en el transporte marino y aéreo, solo se permiten introducir objetivos de políticas en el transporte terrestre. La extrapolación de las tendencias actuales se traduce en la continuación de la dominación del transporte terrestre por los líquidos basados en el petróleo en 2050 (la movilidad eléctrica progresa, aunque tímidamente). Como alternativa, se da la opción de introducir vehículos eléctricos y de gas en el transporte terrestre. La tabla inferior ilustra mediante un par de ejemplos ambas opciones:


 Extrapolación de tendencias actuales (opción (a)) Opción (b)
Vehículos de 4 ruedas en 2050 85% petróleo (actualmente ~100%) 5% petróleo
Bus in 2050 ~100% petróleo 0% petróleo

M10: Cambio tecnológico. Tendencias de la evolución de la eficiencia energética por sector y fuel

La extrapolación de las tendencias históricas consiste en la proyección de las intensidades energéticas de cada sector económico y hogares y para cada tipo de energía final. La tendencia histórica es decreciente proyectándose mejoras de entorno al +0.3% en el uso de energía final por unidad de PIB al año. Es posible elegir entre 4 alternativas:

M11: Tasa de reciclado de materiales:

Las nuevas tecnologías emplean numerosos materiales:

La tabla siguiente muestra las tasas de reciclado actuales. Cada equipo puede incluir una mejora de las tasas de reciclado (en porcentaje en relación a los valores actuales) común para todos los minerales (opción (b)), o bien indicar tasas específicas para cada mineral en la columna de la derecha de la tabla.

Mineral Tasas de reciclado actuales ¿Tasa de reciclado en 2050? (opcional)
Aluminio (Al) 56%
Cadmio (Cd) 15%
Cromo (Cr) 90%
Cobre (Cu) 48%
Galio (Ga) 1%
Indio (In) 1%
Hierro (Fe) 71%
Litio (Li) 1%
Magnesio (Mg) 39%
Manganeso (Mn) 53%
Molibdeno (Mo) 30%
Niquel (Ni) 60%
Plomo (Pb) 74%
Plata (Ag) 64%
Estaño (Sn) 75%
Teluro (Te) 1%
Titanio (Ti) 91%
Vanadio (V) 1%
Zinc (Zn) 40%

M12: Otras emisiones de efecto invernadero aparte del CO2 procedente de la combustión de energías fósiles (metano, cambios de uso de suelo, etc.)

El modelo modela las emisiones de CO2 procedentes de la quema de combustibles fósiles, que representa el grueso de las emisiones de efecto invernadero a nivel mundial (65% de las emisiones en 2010). El resto de fuentes de emisiones de GEI deben introducirse de forma exógena. De estos elementos, los más importantes son el metano (CH4) y el óxido de nitrógeno (N2O), que están relacionados con procesos industriales y prácticas agrícolas. Las emisiones procedentes de los usos del cambio de suelo proceden mayormente de deforestación.

Cada equipo puede seleccionar 4 opciones para M12:

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

De cara a la interpretacion final de resultados puede ser útil manejar estas dos variables:

Climate tipping points. 5 puntos de no retorno climáticos que no se deberían sobrepasar.

Punto de no retorno climático Impactos
Reorganización/Colapso de la Circulación Meridional de Retorno del Atlántico Norte Alteración corrientes marinas con capacidad de alterar funcionamiento ecosistemas marinos así como clima global.
Deshielo de la capa de hielo de Groenlandia Incremento del nivel del mar de 6-7 metros. Alteración del AMOC
Deshielo de la capa de hielo de la Antártida Occidental Incremento del nivel del mar de 4-6 metros.
Extinción paulatina del Amazonas Pérdida de biodiversidad, emisiones GHG por cambios de uso de la tierra
Transición a un régimen un “Niño” más persistente en el Pacífico Cambio en patrones de pluviosidad, afectación a la productividad marina

Tasa de retorno energética (TRE) mínima. Algunos (pocos) autores han estimado el valor mínimo de la TRE para sostener a una sociedad compleja. Puede estar entre 10:1 y 5:1.

Interpretación intuitiva de crecimientos porcentuales

Con el objeto de facilitar la entrada de datos para el modelo, se proporciona la siguiente tabla que relaciona crecimiento porcentual y tiempo de duplicación de una variable. Es decir, si por ejemplo una magnitud está creciendo al 5% anual, esto quiere decir que si en el año inicial valía 100, tras algo más de 14 años (14.2) valdrá 200.

Crecimiento anual Tiempo de duplicación (años)
0,50% 139,0
2,00% 35,0
3,50% 20,1
5,00% 14,2
10,00% 7,3
15,00% 5,0
20,00% 3,8
25,00% 3,1
30,00% 2,6
40,00% 2,1
50,00% 1,7
60,00% 1,5
70,00% 1,3
80,00% 1,2
90,00% 1,1
100,00% 1,0

La siguiente tabla relaciona reducción anual y tiempo de división por la mitad.

Reducción anual Tiempo de división por la mitad (años)
-0,50% 138,3
-2,00% 34,3
-3,50% 19,5
-5,00% 13,5
-10,00% 6,6
-15,00% 4,3
-20,00% 3,1
-25,00% 2,4
-30,00% 1,9
-40,00% 1,4
-50,00% 1,0
-60,00% 0,8
-70,00% 0,6
-80,00% 0,4
-90,00% 0,3
-100,00% –

Materiales disponibles

Se pone libremente a disposición de quien resulte interesado en realizar el juego un paquete de archivos (disponible tanto en versión inglesa como en castellano) que incluye:

Descargar (materiales disponibles en castellano e inglés) aquí.

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