Prospective Outlook on Long-term Energy Systems ( POLES ) es un modelo de simulación mundial del sector energético que se ejecuta en el software Vensim . Se trata de un modelo tecnoeconómico con proyección endógena de precios de la energía, una contabilidad completa de la demanda y oferta de energía de numerosos vectores energéticos y tecnologías asociadas, y un módulo de emisiones de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero.
POLES fue desarrollado inicialmente a principios de los años 1990 en el Instituto de Política y Economía de la Energía IEPE (actualmente EDDEN-CNRS) en Grenoble , Francia. Fue concebido sobre la base de cuestiones de investigación relacionadas con el suministro de energía global y el cambio climático y el impacto a largo plazo de las políticas energéticas . Se desarrolló inicialmente a través de una descripción detallada de la demanda energética sectorial, la planificación de la capacidad eléctrica y la exploración y producción de combustibles fósiles en las diferentes regiones del mundo. A lo largo de su desarrollo incorporó conocimientos teóricos y prácticos en muchos campos, como las matemáticas, la economía, la ingeniería, el análisis energético, el comercio internacional y el cambio técnico.
El desarrollo inicial de POLES fue financiado por los programas JOULE II y III de los Programas Marco (PM) Tercero y Cuarto de Investigación y Desarrollo Tecnológico de la Comisión Europea (1990-1994 y 1994-1998), así como por el CNRS francés. Desde entonces, el modelo se ha desarrollado ampliamente a través de varios proyectos, algunos de ellos financiados en parte por los FP5, FP6 y FP7, y en colaboración entre el EDDEN-CNRS, la empresa consultora Enerdata y el Centro Común de Investigación Europeo IPTS .
Con una historia que abarca veinte años, es uno de los pocos modelos energéticos en todo el mundo que se beneficia de un proceso de desarrollo continuo y de experiencia durante un período de tiempo tan prolongado.
El modelo proporciona un sistema completo para la simulación y el análisis económico del sector energético mundial hasta 2050. POLES es un modelo de equilibrio parcial con un proceso de simulación recursiva anual con una combinación de ecuaciones de comportamiento inducidas por precios y un sistema basado en costos y desempeño para un gran número de tecnologías energéticas o relacionadas con la energía. A diferencia de muchos otros modelos del sector energético, los precios internacionales de la energía son endógenos. Las principales variables exógenas son el producto interno bruto y la población de cada país o región. [1]
La estructura del modelo corresponde a un sistema de módulos interconectados y articula tres niveles de análisis: mercados internacionales de energía, balances energéticos regionales y demanda energética nacional (que incluye nuevas tecnologías, producción de electricidad, sistemas de producción de energía primaria y emisiones sectoriales de gases de efecto invernadero ).
POLES divide el mundo en 66 regiones, de las cuales 54 corresponden a países (incluidos los 28 países de la Unión Europea) y 12 corresponden a agregados de países; para cada una de estas regiones se modeliza un balance energético completo. El modelo cubre 15 sectores de demanda energética en cada región.
Cada sector de demanda se describe con un alto grado de detalle, incluyendo indicadores de actividad, precios de energía de corto y largo plazo y elasticidades asociadas y tendencias de evolución tecnológica (incluyendo así los procesos dinámicos acumulativos asociados a las curvas de aprendizaje tecnológico). Esto permite una fuerte consistencia económica en el ajuste de la oferta y la demanda por región, ya que los cambios de precios relativos a nivel sectorial impactan en todos los componentes clave del sector de una región. Se simula el valor agregado sectorial.
La demanda de energía para cada combustible en un sector sigue una competencia basada en la participación de mercado, impulsada por los precios de la energía y factores relacionados con supuestos de política o desarrollo.
El modelo está compuesto por los siguientes sectores de demanda:
Existen 88 regiones productoras de petróleo y gas con comercio interregional; estas regiones productoras abastecen los mercados energéticos internacionales, que a su vez alimentan la demanda de las 66 regiones mundiales antes mencionadas. La modelización de la oferta de combustibles fósiles incluye una mejora tecnológica en la tasa de recuperación de petróleo, un vínculo entre los nuevos descubrimientos y la perforación acumulada y una retroalimentación de la relación reservas/producción sobre el precio del petróleo. Se diferencia la producción de la OPEP y la de los países no OPEP. El modelo incluye recursos petroleros no convencionales como los esquistos bituminosos y las arenas bituminosas .
Existen 30 tecnologías de generación de electricidad, entre las que se encuentran varias tecnologías que aún son marginales o están en planificación, como la producción térmica con captura y almacenamiento de carbono o los nuevos diseños nucleares . Las herramientas de difusión inducidas por los precios, como las tarifas de alimentación, pueden incluirse como impulsores para proyectar el desarrollo futuro de nuevas tecnologías energéticas.
El modelo distingue cuatro curvas de carga diarias típicas en un año, con pasos de dos horas. Las curvas de carga se satisfacen con una combinación de generación determinada por un orden de mérito que se basa en los costos marginales de operación, mantenimiento y costos de capital anualizados. La demanda de energía esperada durante el año influye en las decisiones de inversión para la planificación de nueva capacidad en el siguiente paso.
El modelo incluye la contabilización de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y permite visualizar los flujos de GEI a nivel sectorial, regional y global. POLES cubre las emisiones relacionadas con la quema de combustibles en todos los sectores de demanda, cubriendo así más de la mitad de las emisiones globales de GEI. Se cubren los seis GEI del Protocolo de Kioto (dióxido de carbono, metano, óxido nitroso , hexafluoruro de azufre, hidrofluorocarbonos y perfluorocarbonos ).
El modelo se puede utilizar para probar la sensibilidad del sector energético al precio del carbono aplicado al precio de los combustibles fósiles a nivel regional, tal como lo prevén o experimentan los sistemas de límite y comercio como el Sistema de Comercio de Emisiones de la UE .
Las bases de datos del modelo han sido desarrolladas por IPTS, EDDEN y Enerdata. Los datos sobre los costes y rendimientos tecnológicos han sido proporcionados por la base de datos TECHPOL. [2] [3] Los datos sobre la demanda, el consumo y los precios históricos de la energía son recopilados y proporcionados por Enerdata. [4]
El modelo POLES puede utilizarse para estudiar o comprobar el efecto de diferentes hipótesis sobre los recursos energéticos o políticas energéticas y evaluar la importancia de diversas variables impulsoras de la demanda energética y las tasas de penetración de determinadas tecnologías de generación o uso final de la electricidad. POLES no proporciona directamente el impacto macroeconómico de las soluciones de mitigación previstas en el Informe Stern , pero permite una evaluación detallada de los costos asociados con el desarrollo de tecnologías con bajas emisiones de carbono o sin emisiones de carbono .
Vinculado con los perfiles de emisiones de GEI, el modelo puede producir curvas de costos marginales de reducción (MACC) para cada región y sector en un momento deseado; estas pueden usarse para cuantificar los costos relacionados con la reducción de emisiones de GEI o como una herramienta de análisis para áreas estratégicas para políticas de control de emisiones y sistemas de comercio de emisiones bajo diferentes configuraciones de mercado y reglas de comercio. [5] [6]
Organismos internacionales como varias Direcciones Generales de la Comisión Europea, [7] [8] agencias nacionales de energía, medio ambiente, industria y transporte [9] o actores privados del sector energético han encargado estudios que incluyen simulaciones POLES. [10] [11] [12]
POLES puede modelar los cambios en el valor agregado sectorial y los cambios de actividad entre sectores. Sin embargo, POLES no es un modelo macroeconómico en el sentido de que utiliza el producto interno bruto como insumo y no incluye ninguna retroalimentación sobre él que pueda resultar de la evolución del sistema energético: precios del carbono, caída de la producción de petróleo y su efecto en el transporte y la movilidad, o crecimiento inducido por la innovación tecnológica (como el auge de la tecnología de la información de los años 1990). Como tal, no proporciona el impacto total en la sociedad de, por ejemplo, la adaptación o mitigación del cambio climático (no obstante, cuantifica el costo total para el sector energético, incluida la inversión necesaria en el desarrollo de tecnologías bajas en carbono).
El modelo no cubre todas las emisiones de gases de efecto invernadero, en particular las relacionadas con la agricultura (en parte), el uso de la tierra, el cambio de uso de la tierra y la silvicultura . Por lo tanto, el componente climático del modelo no permite proyectar completamente las reservas de GEI, las concentraciones y los aumentos de temperatura asociados a los cambios climáticos antropogénicos . [13]