El modelo WISDOM

+
Evaluación de los Recursos
Biomásicos Forestales para
Aprovechamiento Energético:
El modelo WISDOM
Omar Masera
Laboratorio de Bioenergía
CIECO, UNAM Mexico
[email protected]
con Rudi Drigo, Rob Bailis y Adrián Ghilardi
“4o Congreso Forestal Argentino y Latinoamericano,
Puerto Iguazú, 2013”
1
+
n 
2
Esquema de la Ponencia
Estimaciones del Potencial Bioenergético a nivel mundial
n 
n 
n 
Evaluación de los Recursos Forestales Bioenergéticos
n 
n 
n 
Consumo global de biomasa para energía
El rol de los bosques
Enfoques recientes
El Modelo WISDOM
n 
Premisas, Estudios de Caso
n 
Estrategias de mitigación- sinergias con adaptación
Análisis global del impacto de la extracción de combustibles
leñosos
n 
n 
Perspectiva Global (Tier 1)
Perspectiva Local Modelo NRBv.1(Tier 3
+
n 
3
Estado Actual de la Bioenergía
La bioenergía es clave para la transición energética.
n 
n 
n 
La Bioenergía puede representar hasta 60% de TODOS los renovables en 2050. Clave para no
rebasar los 2C.
Grandes oportunidades para el desarrollo rural y economías locales; desarrollo tecnológico
endógeno
Priorizar el desarrollo integral de la bioenergía
n 
n 
n 
NO sólo biocombustibles líquidos!. El mayor potencial está en generación de calor y
electricidad
Enfatizar uso eficiente de biomasa “tradicional” (leña), uso de residuos orgánicos (biogas,
biodiesel a partir aceites usados, cogeneración en ingenios/agroindustrias)
Desarrollo con criterios estrictos de sustentabilidad (esquemas de certificación)
n 
Revolución en el mercado global de astillas y pellets (ej, co-combustión en
carboeléctricas)
n 
Nuevos diseños de sistemas productivos: se necesita ver el ciclo de vida completo,
mejorar rendimientos, reducir insumos, integrar residuos, autogenerar la energía del
cultivo., evitar presión de cambio de uso del suelo en otros lugares.
+ Uso Global de la Bioenergía
Consumo Global de Energía Primaria
540 EJ †
Bioenergía
52 EJ †
Charcoal,
7%
Gas 22.1%
Coal 28.4%
Biomass,
10.2%
Oil 34.6%
Hydro 2.3%
Nuclear
2.0%
Other RE
0.4%
†
Fuelwood,
67%
Recovered
wood, 6%
Wood
industry
and agric.
residues
and byproducts,
12%
Other*,
5%
Biofuels,
3%
* Includes MSW, LFG, forest residues, and black liquo
1 EJ = 1018 Joules
Source: IPCC SSREN
IEA stats
Flujos Globales de Biomasa (Gt/año)
5
Fuente: Smith et al 2012
La Bioenergía domina en la transición a
los renovables…
Participación de la bioenergía
Biocombus
tibles
líquidos
12%
Calor y
electricidad
88%
La bioenergía puede
representar 60% de la
contribución de todos los
renovables al 2050
Fuente: IPCC, 2011
6
+ Estimaciones del Potencial de la
Bioenergía
n 
Orientados a la Oferta – se estudia la oferta potencial tomando en cuenta la
competencia con otros usos , factores biofísicos y las limitaciones
ambientales y socioeconómicas de la producción de biomasa
n 
Orientados a la demanda. Se enfocan al potencial económico. Se estudia la
biomasa que se requiere para conseguir metas como seguridad alimentaria,
cuotas de energía renovable o, alternativamente, cuánta biomasa para
energía podría conseguirse de haber competencia en el mercado con otros
productos agrícolas/forestales.
n 
Modelos Integrados (IAM). Incluyen condiciones de oferta y demanda.
Pueden ser espacialmente explícitos.Ejemplos: IMAGE, MiniCAM, etc.
n 
Estudios de impacto. Estudian las implicaciones sociales y ecológicas de
distintas metas relacionadas con la bionergía (ej. Un % de mezcla de
combustibles)
n 
Fuente Batidzirai et al, 2012
7
+
8
Evaluación de los Recursos
Bioenergéticos
+
9
Tipos de Potenciales de
Bioenergía
Fuente: Batidzirai et al, 2012
+
10
El Modelo WISDOM
n 
Evaluación integrada de los recursos biomásicos – énfasis en
los recursos dendroenergéticos
n 
Análisis de oferta y demanda, incluyendo sector informal
n 
Espacialmente explícito y multiescalar
n 
Apoyo a la planeación para el uso sustentable de los recursos
bioenergéticos
n 
Determinación de áreas prioritarias para realizar
intervenciones técnicas o de política
1 . Selección de la base espacial
2 . Módulo DEMANDA
•  biomass consumption
for energy by type, area, sector of
use (rural, urban hh, IDP;
commercial; industries; etc. ...)
•  population mapping
•  …
4. Módulo INTEGRACIÓN
•  Pixel level
•  Sub-national level
123…
n-
3 . Módulo OFERTA
•  Land use/land cover (LC)
•  Woody biomass by LC class
•  Productivity
•  Accessibility (phys. & legal)
•  …
Geodatabase
…-…-……-…-……-…-……-…-…-
•  supply / demand balance
•  deficit / surplus areas
•  socioeconomic aspects
•  …
5. AREAS PRIORITARIAS
By pixel, local context, admin units
6. OFERTA POTENCIAL COMERCIAL
•  productive forest formations
•  commercial production potential
7. DEFINICIÓN DEL “WOODSHED”
•  accessibility around selected sites (cities, IDP Camps)
•  mapping of sustainable supply zones
•  Assessment of NRB fraction and degradation risk
11
Estudios de caso WISDOM
www.fao.org/forestry/energy/70070/en/ (Estudios de caso FAO)
www.wisdomprojects.net (todos los estudios de caso)
+
Estudios de Caso- Nacionales/
Regionales
Fuente: Ghilardi et al., 2007
Fuente: Drigo, 2004 - 2007
Cobertura Temática
“Hot spots” y áreas de
alto riesgo por uso de leña
Mexico; Senegal
Manejo Forestal Sostenible
Planeación Dendroenergética
Slovenia, Mozambique; CyL,
Spain, Rwanda
Bangui, Maputo, N’Djamena
(WISDOM for cities)
Mitigación del Cambio
Climático
Estudio de la demanda y
zonificación
Región Purepecha,
Mexico;
El Salvador; UNFCCC
Emilia Romagna, Italy;
Slovenia
Restauración/Situaciones
de Emergencia
Producción sostenible de
carbón
Darfur
Energía de Subsistencia
Inseguridad Alimentaria
SE Asia; Central-East Africa,
Sudan
Estrategias Forestales
Urbanas/Periurbanas
Rwanda, Croatia
Estudios de Impacto
Ambiental
Niger Delta Region
Planeación Energética y
Dendroenergética
Argentina, Slovenia
14
+ Uso Global de la Bioenergía
Consumo Global de Energía
540 EJ †
Contribución de la biomasa tradicional
38 EJ †
Charcoal
, 7%
Gas 22.1%
Coal 28.4%
Biomass,
10.2%
Oil 34.6%
Hydro 2.3%
Nuclear
2.0%
Other RE
0.4%
†
Fuelwood
, 67%
Recovere
d wood,
6%
Wood
industry
and agric.
residues
and byproducts,
12%
Other*,
5%
Biofuels,
3%
* Includes MSW, LFG, forest residues, and black liq
1 EJ = 1018 Joules
Source: IPCC SSREN
IEA stats
15
+ El uso de biomasa tradicional es muy
heterogéneo
•  2-3 mil mill de
personas
•  ~700 millones
de familias
Fraction of households lacking
access to “modern” fuels
•  55% cosecha
global de leña
•  2% emisiones
globales de
GEI
Source: UNDP/WHO 2010
+
Pero qué tan sostenible es su
aprovechamiento?
Después de 4 décadas no se tienen
respuestas satisfactorias…
FAO, 1984
…la otra crisis energética (Eckholm, 1975)
…un factor importante de la degradación ambiental (de
Montalembert & Clement, 1983).
…pocas veces crea problemas de gran magnitud…como para
requerir acciones amplias…(Arnold, et. Al, 2006)
Source:Singh,
http://www.fao.org/docrep/Q4960e/q4960e01.jpg
…causa deforestación severa (e.g.
et al., 2010) …or
degradación del habitat (e.g. Ahrends, et al., 2010; Ryan, et al.,
2012).
…tiene un impacto limitado (e.g. Hansfort & Mertz, 2011)
+
Proyecto GACC
Estudio del impacto global del uso
tradicional de bioenergía
1. 
Desarrollar una base geoestadística sobre demanda, oferta y estimaciones de la
fracción consumo de biomasa no-renovable a escala nacional/subnacional (90
países/1480 unidades subnacionales).
2. 
Hacer an análisis dinámico del aprovechamiento de leña en 3 áreas de “alto-riesgo”
de Africa, Asia, y Latino América
3. 
Desarrollar una herramienta web pública para acceso a estos datos
Módulo Oferta
Modulo Demanda e
Integración
Esquema Analítico
Modelo WISDOM Global
Análisis del
“Woodshed” y del
factor fNRB
+ Proyecto WISDOM-GACC
n 
Módulo Demanda: el consumo de leña y CV pan-tropical rural y urbano se
expresa en un mapa de 30 arco-segundos (~1km cerca del ecuador)
n 
Módulo Oferta: el mapa de oferta leñosa –accesible/disponible para energía- se
expresa a 300m de resolución para existencias, incrementos y productividades
tanto para usos de subsistencia como comerciales
n 
Módulo Integración: combina los mapas de oferta/demanda y accesibilidad para
crear mapas globales –actuales o futuros- del balance de leña, NRB, o para
seleccionar “hot spots”
20
Estimación de la fracción de Biomasa No-Renovable (fNRB)*
1.  Fracción mínima de biomasa no renovable (mfNRB), basada en el análisis de los
woodshed y asuminedo un uso racional de los recursos sobre el área de bosques
accessibles
2.  Fracción esperada de la biomasa no renovable (efNRB), corrección de la fracción
mínima por un factor de manejo indicando que tan
Minimum fNRB
Expected fNRB
3 mln
tons
5.1 mln
tons
30%
52%
WISDOM Sudan – FAO 2012
21
Resultados Preliminares
Biomasa Aérea “Dendroenergética”
Resultados Preliminares
Productividad “Dendroenergética”
Resultados Preliminares
Productividad Disponible y Accesible
Resultados Preliminares
Distribución de la población (urbana / rural)
Resultados Preliminares
Distribución Espacial del Consumo de Leña y Carbón V.
Tier%I%regions!
FAO!
UN%EnSt!
Best%Est.!
Mt!
Mt!
Mt!
Africa!
345.0!
632.7!
430.1!
America!
171.6!
185.9!
192.2!
Asia!
455.3!
673.0!
704.9!
Total%TierI%countries%
!
971.9!
1,491.5!
1,327.2!
Resultados Preliminares
Balance Oferta/Demanda de Leña
28
Resultados Preliminares
Resultados Preliminares
Accesibilidad Física a la Leña
Resultados Preliminares
Presión por la Demanda de Leña
Resultados Preliminares
Valores de NRB a nivel sub-nacional
Dinámica espacio-temporal del uso
de leña: El Modelo NRBv1.0
n  Utiliza
el programa DINAMICA-EGO*
(Soares-Filho et al. 2009)
n  Modela
oferta y demanda de
manera dinámica
n 
Ciclos de cosecha y regeneración se
presentan sucesivamente
Respuesta dinámica de la vegetación
(forestal y no forestal)
n  Incorpora explícitamente la
incertidumbre y la modelación
estocástica
n 
* Environment for Geoprocessing Objects
+ Estudio de Caso en Honduras
Aprovechamiento Anual de Leña
Ghilardi, Bailis et al. (in review)
33
+ Estudio de Caso en Honduras
Patrones Espaciales de Cosecha de Leña y el acumulado a 10 años
Ghilardi, Bailis et al. (in review)
03/04/2013Bailis - Columbia University Sustainable Development Seminar
34
Honduras: Biomasa aérea (verde) y NRB (rojo) en el escenario medio
+
03/04/2013Bailis - Columbia University Sustainable Development Seminar
Ghilardi, Bailis et al. (in
35review)
+
36
Conclusiones
n 
La bioenergía tiene un rol muy importante en la transición energética
y la mitigación del cambio climático. Cada vez tienen mayor relevancia
los biocombustibles derivados de los bosques.
n 
Clave lograr estimaciones más precisas sobre el potencial de los
recursos biomásicos forestales. Precisar mejor metodologías y
enfoques. ¿Cómo pasar de potencial técnico al potencial sustentable?
n 
Se necesitan modelos espacialmente explícitos, integrados y
dinámicos, que incluyan a las relaciones de la bioenergía con otros
sectores (alimentos, fibras, biodiversidad…)
n 
n 
Específicamente debemos..
n 
Entender mejor el rol de los residuos (cuánto puede extraerse y su
competencia con usos no energéticos)
n 
Entender mejor el impacto del uso tradicional de bioenergía
Modelos como el WISDOM o nuevos models dinámicos como NRBv1.0
pueden ayudar en esta tarea
RED MEXICANA DE
BIOENERGÍA A. C.
Colección
www.rembio.org.mx
37
[email protected]
Publicaciones
2002: WISDOM
2003: gral. approach
2004: Slovenia
2004: Senegal
2005: Mexico
Senegal
2006: gral. approach
2007: Mexico
2007: Brazil
2007: SE Asia
2007: East Africa
2009: Dos nuevos artículos aceptados en ‘Biomass & Bioenergy’ y ‘Environmental Science and Techonology’
+
39
¡Muchas Gracias!
Omar Masera
CIECO, UNAM, Campus Morelia
[email protected]