Cada verano, el uso de electricidad en México se eleva 30 % conforme los hogares y negocios encienden sus aires acondicionados. En 2015, el consumo de electricidad estimado para fines de climatización fue de 22.6 TWh, lo que representa cerca de 9 % del total de electricidad generada dicho año
Por Michael McNeil, Sergio Castellanos, Diego Ponce de Leon Barido y Pedro A. Sánchez Pérez
Alrededor de la mitad de la electricidad para climatización se utiliza en hogares, mientras que el resto se divide en partes casi iguales entre el sector comercial y comercial ligero y los edificios de servicios, con una pequeña parte consumida por las instalaciones industriales.
La electricidad utilizada en verano le cuesta a los mexicanos, cada año, alrededor de 31 mil millones de pesos y otros 46 mil millones de pesos en subsidios gubernamentales. Dado que el consumo de energía se concentra en regiones, meses del año y horas del día específicas, la climatización puede ser una carga especialmente pesada para la red eléctrica, contribuyendo significativamente a los 7.5 GW de demanda pico, que equivalen a 15 plantas de generación de 500 MW cada una operando a plena capacidad.
En las regiones más cálidas, el uso de energía para climatización puede elevarse hasta un tercio de la electricidad generada en los meses de verano y ser responsable de más de la mitad de la demanda de electricidad durante horarios pico. Las emisiones de gases de efecto invernadero de la climatización fueron de cerca de 10 millones de toneladas métricas de CO2 en 2015, pero se espera que alcancen los 20 millones de toneladas para 2030, o alrededor de 10 por ciento de los objetivos de mitigación de GEI que México asumió bajo el Acuerdo de París.
Si bien el consumo de energía para fines de climatización ya es grande, para 2050 se proyecta que crezca en un factor de 6 en el sector residencial y de 3.5 en general, lo que implica que los costos y los subsidios crecerán a miles de millones de dólares por año. La carga pico de la demanda de climatización se espera que crezca en 26 GW, requiriendo una inversión considerable en expansión de la capacidad de generación, equivalente a tres veces los montos aprobados en las Subastas de Largo Plazo de 2016 y 2017. Además, la mayoría de los picos de demanda de la climatización ocurren durante la noche, cuando la electricidad solar no está disponible y el suministro eólico es más bajo.
Contribución a la demanda eléctrica
México cuenta con, al menos, dos regiones climáticas claras: la zona montañosa del centro, que goza de un clima templado, y las regiones costeras y del norte, que experimentan veranos calurosos, con altas cargas de enfriamiento. La segunda región puede subdividirse en regiones áridas muy calurosas y zonas de alta humedad. Tanto los impactos totales de la climatización como la diferenciación regional son consideraciones importantes.
La investigación de la carga de climatización durante el verano comienza con las tendencias en el consumo de electricidad anual. Se utilizan los datos de venta de la CFE (2016) para estimar la climatización. Estos datos son un subconjunto del consumo total de electricidad en México, debido a que no incluyen las pérdidas (técnicas y no técnicas), la autogeneración o la exportación.
En la Figura 1, el sector residencial muestra el mayor efecto de la climatización, con un consumo de electricidad que se eleva casi 50 % de enero a agosto. El sector comercial y la mediana industria (tarifa HM) consumen la mayor cantidad de electricidad y muestran cierta tendencia en el uso de climatización, aunque más amplia y menos clara que en el caso del sector residencial. De igual manera, el sector comercial ligero (<100 kW) muestra una gran elevación en el consumo, que alcanza su máximo en octubre. La gran industria y el alumbrado y bombeo públicos muestran una tendencia relativamente plana. Finalmente, la agricultura muestra cierta elevación en los meses de verano, muy probablemente para fines de bombeo de agua.
Figura 1. Consumo de energía por mes y tipo de tarifa
El consumo total de electricidad del país en agosto es casi 5 TWh (aproximadamente 30 %) superior que el promedio de diciembre a marzo. En la Figura 2 se aísla la carga de enfriamiento de cada sector al compararla con la carga base en invierno más los sectores “no climatizados” (alumbrado público y bombeo y agricultura). En esta vista, es claro que el sector residencial, así como el comercial de gran escala y la mediana industria cuentan con la mayor demanda de energía para fines de enfriamiento en México. Si se suma la energía para climatización de cada sector a lo largo del año se obtiene la energía total anual. El consumo de energía para climatización anual derivada de este modo fue de 22.6 TWh en 2015, u 8.9 % la electricidad generada en el año.
El costo de la electricidad para climatización para los hogares y negocios mexicanos fue de alrededor de 31 mil millones de pesos en 2015 con base en las tarifas actuales. Específicamente, los usuarios de energía residenciales pagaron más de 10 mil millones de pesos por climatización, aproximadamente 1.1 pesos por kWh.
Lo bajo de esta tarifa se deriva de los subsidios a la electricidad, que están altamente correlacionados con el aire acondicionado, ya que las tarifas residenciales se reducen en verano en las regiones cálidas. Un estimado de este subsidio se obtiene al multiplicar la energía empleada para climatización por la diferencia promedio entre la tarifa real pagada y la Tarifa Doméstica de Alto Consumo, que es de 3.4 pesos por kWh. Los subsidios a la electricidad para fines de climatización ascienden a 46 mil millones de pesos, con 21 mil millones destinados a la electricidad residencial. La magnitud de estos costos y particularmente el tamaño de los subsidios ofrece una idea del rango de costos actuales para la sociedad mexicana y la cantidad de recursos que potencialmente podrían reinvertirse en programas para reducir esta carga. También indica hasta qué grado los ingresos no cubren los costos para este uso final en específico, lo que ofrece un incentivo tanto a la CFE como a la SHCP para controlar la demanda.
Figura 2. Carga de Climatización en México por Sector
Finalmente, el consumo de electricidad para enfriamiento se asocia con las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) indirectas en la forma de emisiones de CO2 de las plantas termoeléctricas. La Semarnat estima que la generación de electricidad en México emitió 0.454 kg CO2 por kWh en 2014. Las emisiones de CO2 calculadas de esta manera superan los 10 millones de toneladas métricas, lo que constituye cerca de 5 por ciento del objetivo de reducción de GEI asumido por México hacia 2030 bajo el Acuerdo de París.
Si bien aún es relativamente pequeña en términos porcentuales, la climatización afecta a sectores y regiones de manera bastante distinta. La energía para climatización estimada por el método citado se muestra por estado en la Figura 3. Los resultados muestran los efectos esperados en el clima, con los estados del Norte evidenciando una alta demanda de climatización, tanto en términos totales como en consumo por usuario. Sonora es el estado con el consumo más intenso de energía para climatización, con más de 2.5 TWh y 2.5 MWh por usuario. En contraste, los estados de la región central de México muestran una carga de climatización muy baja. Los estados de clima cálido usan un orden de magnitud mayor de energía para enfriamiento que los estados con clima frío; los 5 estados con mayor consumo de energía para climatización (Sonora, Nuevo león, Sinaloa, Tamaulipas y Baja California) utilizan más de la mitad del total de la energía nacional destinada a este propósito.
Figura 3. Carga de Climatización en México por estado
Además de incrementar la carga de electricidad, especialmente en ciertos periodos del año y regiones del país, el uso de climatización está altamente relacionado con el momento del día. Esto tiene implicaciones para el sistema actual en términos de los requerimientos para cargas pico y su relación con las fuentes de energía renovables previstas para el futuro. Para tener un mejor panorama de la carga de climatización, analizamos los pronósticos modelados del PRODESEN para cada zona de balance para cada hora del día (8760 horas por día) con un pronóstico a 2030. La información para 2016 es una predicción modelada basada en las estadísticas de carga real de años anteriores, y la tomamos como indicador de los patrones de carga actuales.
