La necesidad de transitar a un sistema de energía ambientalmente sostenible es un problema enorme de alcance mundial que debe atenderse a la mayor brevedad. El CICM tiene una larga trayectoria de participación en el desarrollo del país. Su organización en comités técnicos pone de manifiesto que su ámbito de acción en la ingeniería civil y ramas afines es muy amplio.
José Luis Aburto Ingeniero mecánico electricista, doctor en Ingeniería Industrial. Fue subsecretario de Energía. En la CFE desarrolló el sistema de planificación estratégica. Consultor en América, Europa y Asia. Miembro del Consejo Consultivo del Electric Power Research Institute. Coordinador del Programa de Energía en la Academia de Ingeniería.
La planificación, el financiamiento y los proyectos son temas transversales prioritarios para establecer estrategias integrales de largo plazo que resultan indispensables para emprender aceleradamente la transición del sistema de energía de México.
Planificación
La planificación proporciona la visión de largo plazo, lo que conduce a tomar en cuenta el riesgo y la incertidumbre –presentes en cualquier actividad– en forma sistemática. Además, la planificación evidencia que los problemas complejos son pluridisciplinarios. Los objetivos del plan deben ser congruentes con las políticas públicas y contar con metas medibles y comprobables. El grupo encargado de la planificación debe contar con atribuciones definidas, recursos humanos calificados y estructuras diseñadas para identificar desviaciones en las metas y para tomar acciones correctivas con oportunidad. Las bases de datos y la modelación matemática son herramientas fundamentales para dar coherencia a los distintos elementos del plan y para integrarlos adecuadamente.
En particular, el plan para la transición hacia un sistema de energía sostenible implica que en las próximas décadas habrá que remplazar mucha infraestructura y tecnología existente o adecuarla a otros usos; también significa la necesidad de construir infraestructura y adquirir cantidades inéditas de equipos y maquinaria para nuevas tecnologías, destinados a la producción, el transporte, almacenamiento, distribución y uso de energías limpias.
Los planes deben mantenerse actualizados mediante ajustes derivados de cambios en el entorno, como son el avance tecnológico, factores macroeconómicos o financieros y otros. Esto conduce al segundo tema prioritario.
Financiamiento
Trátese de un plan o de un proyecto, el financiamiento es elemento indispensable para cualquier emprendimiento.
En un análisis del Organismo Internacional de Energía (International Energy Agency, IEA) sobre 20 países emergentes y en desarrollo que comprenden las economías mayores, México es el país con menor inversión en energía como porcentaje del PIB (1%). Extrapolando las estimaciones del IEA, la inversión debe multiplicarse por cuatro hacia 2030, y después seguir aumentando hasta llegar a crecer siete veces para hacer viables las metas con que México se comprometió en el Acuerdo de París.
Un programa de inversiones tan ambicioso tiene que estar acompañado de un programa de financiamiento de largo plazo equiparable, cuyo primer componente son fondos concesionales de la banca multilateral de desarrollo, de agencias de desarrollo de países avanzados y de la banca de desarrollo nacional. Estos fondos en ocasiones otorgan garantías o cubren los riesgos asociados a las etapas iniciales de los proyectos, pueden tener plazos de gracia prolongados y plazos de amortización largos. Al reducir los riesgos de los proyectos, estos fondos atraen capitales privados complementarios provenientes de la banca comercial y de fondos diversos, como son inversionistas institucionales, bancos de inversión, fondos verdes, etc. Un mercado internacional de compraventa de derechos de emisiones puede ser instrumento adicional para financiar la transición.
Los costos de inversión de los proyectos anteceden a los beneficios. Por este motivo, es importante que los financiamientos sean pagaderos a muy largos plazos, idealmente iguales a la vida económica esperada de los proyectos, y tener previsto un programa amplio de refinanciamientos con el fin de atenuar la curva de pago de la deuda. De lo contrario sería necesario aumentar desproporcionadamente los precios de la energía durante varias décadas, lo cual resultaría políticamente inviable.
México es un país atractivo para la inversión debido a que forma parte del T-MEC, con acceso al mercado más grande del mundo y a los incentivos que las leyes recientemente aprobadas en EUA pueden otorgar a los fabricantes localizados en nuestro país. Por otra parte, para atraer capitales suficientes México debe ofrecer Estado de derecho (esto es, respeto al marco jurídico y a los contratos), seguridad y regulación estable.
Proyectos
Los proyectos de inversión representan un desafío aún mayor que el financiamiento. Capital disponible existe en escala mundial; lo que falta son medios que faciliten su conducción hacia los países emergentes. Sin embargo, el obstáculo principal es la escasez de proyectos bien fundamentados en estos países.
En México, la técnica para definir y fundamentar sólidamente los proyectos de inversión es escasa, las instituciones que lo sabían hacer bien tienen degradadas sus habilidades. El país necesita incrementar aptitudes para la planificación, fundamentación y gestión de proyectos complejos.
Para cualquier proyecto de inversión se requiere llevar a cabo estudios previos. Los dos tipos de proyectos más frecuentes son:
Selección de sitios para la construcción de centros industriales tales como fábricas para el procesamiento de materias primas (minerales), bienes intermedios (metales y componentes) y productos terminados (maquinaria y equipo), plantas para procesamiento de gas natural, plantas petroquímicas, centrales generadoras de energía eléctrica, subestaciones, bancos de baterías, etcétera.
Definición de trayectorias para el transporte o la conducción de energía: oleoductos, poliductos para petrolíferos, gasoductos, líneas para la transmisión y distribución de energía eléctrica.
Los estudios previos se inician con la ingeniería conceptual del proyecto, seguida de estudios de geología, geofísica, geotecnia, examen del acceso a infraestructura para el suministro de servicios (agua, energía, comunicaciones y transporte), así como la ejecución de manifestaciones de impacto ambiental y consultas a comunidades y pueblos indígenas.
Otros tipos de proyectos tienen necesidades adicionales o diferentes, como la exploración y producción de hidrocarburos (oceanografía para proyectos en el mar) y la de vapor geotérmico (geoquímica). El proceso de exploración es prolongado y entraña un nivel elevado de riesgo e incertidumbre. Durante la exploración se invierte por etapas para comprar información (primero mediante estudios geológicos) y evaluarla antes de dar el siguiente paso. Continúan otras etapas (como sísmica tridimensional) que contribuyen a acotar los valores esperados de costos y beneficios y a tomar mejores decisiones mediante análisis estadístico bayesiano. Después sigue la obtención de información cuantificable, más cara, mediante la perforación de pozos exploratorios, que conduce a la valuación de las reservas posibles. Al aprobar un proyecto e iniciar su etapa de desarrollo, la perforación exploratoria se dirige a la delimitación del campo, que proporciona información suficiente para construir un modelo matemático del yacimiento, con el fin de conocer sus características físicas, modelar su comportamiento durante la explotación, seleccionar las tecnologías específicas para su explotación y dimensionar la infraestructura requerida, tanto para la extracción del recurso como para su manejo superficial y conducción a plantas de tratamiento o a infraestructura para el suministro y uso del recurso.
Para proyectos solares y eólicos se realizan mediciones de viento a diferentes alturas y los recursos (radiación solar y viento) se estudian en intervalos de tiempo, durante varios años, para estimar su generación eléctrica anual promedio y examinar su estacionalidad, sus patrones horarios y las varianzas asociadas.
Todas las actividades arriba descritas están dirigidas a conocer los costos y beneficios del proyecto. Por otra parte, se llevan a cabo estudios del mercado con el fin de valorar sus ingresos potenciales. Adicionalmente se ponderan los riesgos y la incertidumbre asociados mediante técnicas de análisis de sensibilidad y otros métodos estadísticos.
En todos los casos, el resultado final que se busca es un proyecto de inversión bien fundamentado, con evaluación financiera y económica y social, con análisis de sensibilidad que lo califica como un proyecto robusto, con riesgos identificados y acotados: un proyecto financiable.
Las grandes empresas realizan estudios sistemáticos normalizados encaminados a formular, evaluar, comparar y seleccionar proyectos de inversión bien fundamentados.
Una actividad prioritaria para la transición del sistema de energía es la preparación de una cartera amplia de proyectos de inversión bien fundamentados. En este tema, la participación del CICM es esencial. El colegio participa en todos los sectores de infraestructura representados por comités técnicos especializados en ramos específicos que pueden conformar programas y carteras de proyectos sectoriales. Estos comités incluyen: Agua, Transporte, Desarrollo Urbano, Ambiental y Energía.
Hay otras especialidades de ingeniería, afines a la civil, orientadas a obras de infraestructura compleja y específica en las que el CICM también puede participar. Las ingenierías asociadas a ciencias de la tierra tienen grandes oportunidades de trabajo en proyectos para confinamiento de carbono en campos de hidrocarburos abandonados, almacenamientos estacionales de gas natural de gran escala en domos salinos, perforación horizontal de pozos multiniveles y técnicas de fracturación de rocas para la explotación de hidrocarburos en formaciones de lutitas (estos con el fin de mitigar la elevada dependencia del gas natural importado, cuya demanda seguirá aumentando), el desarrollo de recursos geotérmicos para generación eléctrica y los de media entalpía para el aprovechamiento de energía térmica en aplicaciones diversas.
La ejecución de proyectos hidroeléctricos que resulten rentables reúne muchas ramas de la ingeniería, destacadamente el diseño y la construcción de las cortinas de las presas y el resto de la obra civil (figura 1).
La ingeniería nuclear ha tenido éxito cuando ha contado con el apoyo decidido y continuo del gobierno (Francia, Japón, Corea del Sur, ahora China), con el cual la secuencia de proyectos permite lograr plazos de ejecución cortos y costos competitivos. Se requiere mucho capital para emprender un programa nuclear, siendo esta, posiblemente, la restricción más importante para México. Por otra parte, la ingeniería nuclear es un centro de aprendizaje muy importante, con altos estándares de técnicas constructivas, de tecnologías avanzadas y de gestión de proyectos complejos conducentes a elevar el nivel de las ingenierías, aplicables en muchos tipos de proyectos.
A futuro puede convenir la conversión de alguna refinería convencional en refinería petroquímica.
Asimismo, habrán de desarrollarse centrales eléctricas operadas con combustibles limpios y nuevas aplicaciones en la industria y el transporte para estos combustibles. Será necesario diseñar y desarrollar la infraestructura para la producción, transporte, almacenamiento, distribución y uso de estos combustibles.
Ingeniería de mantenimiento e infraestructura para almacenamiento
Existen dos sectores relativamente desatendidos. Los países que avanzan en ingeniería y tecnología se caracterizan por su buena ingeniería de mantenimiento. Esta empieza por cumplir rigurosamente las prácticas de mantenimiento preventivo en plazos y alcance; en atender las fallas que se presenten, no únicamente resolviéndolas sino estudiando su causa raíz, documentándola y añadiendo prácticas que incorporen las lecciones aprendidas. La alta confiabilidad de las instalaciones debe ser el objetivo central de la ingeniería de mantenimiento. Y sus lecciones, incorporadas a la ingeniería de diseño.
La digitalización es un nuevo instrumento para mejorar la confiabilidad de la infraestructura. El uso de sensores, medidores, drones inteligentes y otros elementos digitales en estructuras, maquinaria y equipos permite detectar vulnerabilidades y anomalías, y atenderlas antes de que ocurran las fallas. Por ejemplo, en algunos países ya se emplean drones para detectar anomalías en elementos de líneas de transmisión.
El otro sector es la infraestructura para almacenamiento, que constituye el complemento del transporte para mover los bienes en el espacio y en el tiempo. El almacenamiento es una materia con poca tradición en México. Desequilibrios esperables en la transición del sistema de energía aumentan la importancia de contar con márgenes de maniobra, incluyendo más almacenamientos para combustibles fósiles y limpios, y otras opciones que aporten flexibilidad. Por ejemplo, las baterías son almacenes de energía electroquímica, las hidroeléctricas de bombeo almacenan energía potencial.
Además, en todas las actividades productivas se requieren almacenes de logística para bienes de todo tipo, en contenedores, a granel, en cajas y otras formas de empaque de bienes. La compraventa de bienes en línea seguirá en aumento y también el comercio interregional e internacional. Para progresar, el país necesita fortalecer su red de comunicaciones terrestres, marítimas y aéreas, complementadas con almacenes desde los centros de producción o de importación hasta los destinos para su aprovechamiento o exportación.
El futuro sistema de energía va a necesitar el desarrollo de las siguientes actividades:
- Minerales, metales y productos intermedios. Se requerirá mayor exploración y explotación o importación de cobre, aluminio y mineral de hierro para más redes eléctricas; litio, cobalto, níquel y grafito para baterías y electrolizadores.
- Fábricas de baterías, vehículos eléctricos y electrolizadores para producir hidrógeno verde (impulsados por energía eléctrica generada con fuentes limpias).
- La integración de líneas de producción de las materias primas, productos intermedios, componentes y productos terminados, aprovechando las ventajas comparativas entre regiones del país y del comercio internacional, particularmente con los socios del T-MEC.
- Las ingenierías química y electroquímica, esenciales para el desarrollo de tecnologías para la captura de carbono, la producción y el almacenamiento de combustibles limpios, y baterías avanzadas de mayor capacidad y eficiencia.
Adaptación al cambio climático, un tema nuevo
No habíamos tenido un evento extremo severo en México como la reciente tragedia en Acapulco. Hubo pérdida de vidas, heridos y desempleo para gran parte de la población económicamente activa; propiedades devastadas, desde viviendas humildes hasta grandes hoteles, destrucción de infraestructura en los sistemas de agua, energía, transporte y equipamiento urbano. Una proporción elevada de empleos y acervos físicos sufrieron pérdida definitiva. Hay mucho por reconstruir, pero tomará plazos largos y montos de inversión enormes, en circunstancias muy adversas.
Este evento trágico pone de manifiesto la necesidad que tiene México de iniciar el planteamiento y la ejecución de una estrategia integral de adaptación al cambio climático, como ya lo han empezado otros países. Las líneas de acción incluirán la protección de zonas costeras y la aplicación de nuevos códigos de construcción para resistir o mitigar los impactos de eventos extremos. La adaptación al cambio climático es tema relevante para que el CICM inicie estudios sistemáticos sobre la forma de abordarla.
Conclusiones
La ingeniería civil es muy relevante en la transición hacia un sistema de energía ambientalmente sostenible. Destacan la planificación y la integración de una cartera amplia de proyectos sólidamente estudiados y evaluados. La ingeniería civil es pilar para impulsar el crecimiento económico y facilitar la inversión y el comercio exterior mediante infraestructura para transporte y almacenamiento. La confiabilidad y flexibilidad del sistema de energía están basadas en la digitalización y la ingeniería de mantenimiento. La estrategia integral de adaptación al cambio climático se sustenta en infraestructura robusta
Este artículo está basado en la exposición del autor durante el 3er Foro de Energía, llevado a cabo en septiembre de 2023.
