ACRONIMOS

EQ: Equivalentes
ALC: América Latina y el Caribe
CO2: Dióxido de Carbono
MWh: Megavatio-hora
kWh: kilovatio-hora
kWp: kilovatio-pico
Wp: Vatio-pico
G: Gramo
AGB: biomasa superficial seca, por sus siglas en inglés
IPCC: Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático o Panel Intergubernamental del Cambio Climático

1.1 Calculador de Medidas de Reducción o Captura de Gases de Efecto Invernadero

Este documento será un reporte breve para describir, en detalle, los cálculos realizados para medir reducciones o capturas de Gases de Efecto Invernadero (en tnCO2eq), desarrollado en el arco del Proyecto Nature4Cities.

2. Calculos de CO₂ Equivalente

2.1  Energía Solar, Emisiones evitadas cuando se genera energía solar como reemplazo de energía generada a partir de combustibles fósiles

Indicador:

N°, o m² de paneles solares funcionando/año

Consideraciones preliminares:

1. La mezcla de combustibles fósiles para la región de América Latina y el Caribe se estima en un 13% proveniente del carbón, 21% del petróleo y 67% del gas natural (https://ember-climate.org/countries-and-regions/regions/latin-america-and-caribbean/). El cálculo del coeficiente medio por tipo de combustible intenta ser lo más próximo posible a los valores reales. En el cálculo, la contribución a las emisiones de CO2 equivalente por cada fuente de energía, será de la siguiente manera (IPCC 2014):
   1. 0.820 t CO₂ eq /MWh para plantas de carbón (13%)
   1. 0.777 t CO₂ eq /MWh para plantas de petróleo (21%)
   1. 0.490 t CO₂ eq /MWh para plantas de gas natural (67%)

Esto genera un resultado medio de 0.598 t CO₂ eq /MWh para la mezcla de combustibles fósiles usados ​​para la región de ALC.

• Para el cálculo de las emisiones de gases de efecto invernadero, durante el ciclo de vida de un Sistema de Paneles Fotovoltaicos ubicados en los techos de hogares, se utilizan valores conservadores 40 g CO₂ e/kWh (www.nrel.gov)[2]. Un estudio publicado por Nature Energy, es tal vez, un poco más optimista, estimando las emisiones por debajo de los 21 g CO2 eq / kWh.

El valor utilizado en este calculador además es comparable con el utilizado por el IPCC 2014.

• Para la región de ALC, el potencial medio energético a utilizar está establecido en:  4.16 kWh/kWp/día. Este número se ha obtenido del cálculo realizado para un sistema de paneles solares a largo plazo en Global Solar Atlas 2.0, using the Solar resource GIS data: Solargis (PVOUT Nivel 1, kWh/kWp/día). Se debe destacar que 4.16 es el valor medio, considerando que el valor medio mínimo es 3.54 kWh/kWp/día (https://solargis.com/maps-and-gis-data/download/latin-america-and-caribbean).
• El valor medio de Wp/panel solar es: 300 Wp, para un tamaño de panel medio de 1.93 m2 (99cm x 195 cm).
• Cálculo de CO2eq evitados = (A – B) * (C*D)

• Simplificaciones asumidas: los números potenciales de energía media disponible variarán significativamente en la región, así como la combinación real de combustibles fósiles utilizados por país/región/ciudad. Los valores dados son proxies promedio.

2.2 Energía Eólica, Emisiones evitadas cuando se genera energía eólica como reemplazo de energía generada a partir de combustibles fósiles

Indicador:

N° de aerogeneradores funcionando/año

Consideraciones preliminares:

1. El cálculo se realizó en función de una adaptación de los cálculos de potenciales de reducción de EPA.gov  basados en números de Estados Unidos. Se puede obtener más detalle para la mezcla de combustibles fósiles de la región de ALC en el párrafo 2.1.A.
2. El factor de capacidad de una turbina eólica es la potencia de salida promedio dividida por la capacidad de potencia máxima. Dicho factor de capacidad de energía eólica a nivel terrestre en los Estados Unidos varía en un rango del 24% al 56%, considerando promedios de 36%.  Los números específicos para la región de América Latina y el Caribe se pueden extraer del Global Wind Atlas[3]. Este rango numérico es comparable para vastas partes de la región de ALC. Esto significa que la media estadounidense del 36% será utilizada como punto de comparación. Los números del Global Wind Atlas están en concordancia con los valores medidos para la Unión Europea en windeurope.org.
3. Un Sistema de Energía Eólica, emite en su ciclo de vida 12 g CO₂ e/kWh (www.nrel.gov). El Laboratorio Nacional de Energías Renovables con base en los Estados Unidos (NREL, por sus siglas en inglés), estima que los sistemas de energía eólica producen de 11 g CO2 equivalente/kWh (para sistemas on-shore) a 12g CO2 equivalente/kWh (para sistemas off-shore), durante todo su ciclo de vida. Este número es comparable con los valores que se usan por el IPCC 2014 (12g).
4. En relación con la energía media generada por una turbina eólica estándar fue determinada en 1.82 MW. Este mismo valor es actualmente utilizado en la EPA. El actual valor de capacidad para Estados Unidos excede ese número (2.75 MW en el  2021). Una capacidad de turbina superior significa que va a ser necesario una menor cantidad de esta tecnología para producir la misma cantidad de energía mediante una planta eólica, lo que, debería conducir a menores costos por MW. En este calculador se mantiene el valor conservador de 1.82 MW.
5. El cálculo, en definitiva, se realizó multiplicando la capacidad media de una turbina eólica (1.82 MW), el factor de capacidad medio (0.356) y el número de horas/año. Se asumió que la electricidad generada por una turbina eólica instalada reemplazaría las fuentes marginales eléctricas de la red.

• Simplificaciones asumidas: Los factores medios de capacidad y los tamaños medios de las turbinas eólicas varían notoriamente según la región (REN21). La misma consideración vale para la combinación real utilizada de combustibles fósiles por país/ región/ ciudad. Los valores dados son proxies promedio.

2.3 Consideraciones generales para Cálculos de SbN

Los cálculos fueron realizados para zonas Templadas y (Sub)Tropicales. Considerando:

• Las regiones en ALC son: (sub)tropicales, áridas, templadas y otras (Sub.Trop-Temp en elevadas alturas, Sub-ártico polar, y otras posibles categorías). Con la información y data base obtenida de geonames.org (filtrando a las ciudades con más de 50,000 habitantes) y con la data climática espacial extraída de chelsa-climate.org., se obtienen las siguientes estadísticas (para un escenario RCP 8.5):
  • Las áreas (Sub)Tropicales cubren aproximadamente el 75% de las ciudades de la región América Latina y El Caribe. Se espera que este porcentaje se conserve al 2050 (75%).
  • Las ciudades restantes pueden ser calificadas como áridas 12% (19% para el 2050), templadas 6.5% (3.1% en 2050), otras regiones climáticas 6.5% (3% en 2050).
• A pesar de la distribución geográfica mencionada, aún no existe información confiable y disponible sobre las regiones áridas.
  • En conclusión, con la presente herramienta de cálculo se cubre el 89,5% de la región ALC (86,1% en 2050).
  • Sin embargo, es importante destacar que, para las ciudades de la estepa árida, el agua es la principal limitante para el crecimiento vegetal; si la cantidad de agua suministrada a los árboles plantados es suficiente, entonces estas zonas de estepa árida pueden considerarse como (sub)tropicales o templadas, a los efectos de cálculo. Estas ciudades están localizadas predominantemente en México (región de estepa cálida) o a elevadas altitudes de los Andes Bolivianos (región de estepa fría).

• Especies: fue elegida una especie genérica a los fines del cálculo. El secuestro de CO2 varía en función de las especies, pero la situación más importante e impredecible a considerar, son las circunstancias bajo las cuáles crecen (tipo de suelo, manejo del agua, condiciones de cambio climático).  

2.3.1 Árboles en la carretera

Indicador:

KM de árboles plantados a ambos lados de la carretera durante 40 años.

Consideraciones preliminares:

1. El cálculo está basado en la hoja de cálculo para adaptación climática de los bosques con efectos concretos de C02 de la silvicultura, relacionado con Soluciones basadas en la Naturaleza de WENR (en Holandés) con una conversión a valores relativos a la región (sub)tropical realizado por Laura Blok, MetaMeta:

• En el artículo “Nature” de  Harris et al 2021 se pueden encontrar números comparables para diferenciar las emisiones de Gases de Efecto Invernadero para regiones (Sub-)Tropicales versus regiones Templadas para bosques y silvicultura.
• Se considera que las condiciones mínimas están garantizadas (agua, luz, nutrientes) para la situación climática existente. Esto se puede generar por las propias condiciones naturales o por una gestión activa (p. ej., el riesgo).
• El principio básico a tener en cuenta es que los árboles reciben la suficiente luz a los dos lados de carretera para que puedan desarrollarse oportunamente.

2.3.2 Conservación de bosques

Indicador:

Hectáreas de bosque conservado

Consideraciones preliminares:

1. El cálculo está basado en una adaptación de los cálculos para los potenciales de reducción de  EPA.gov basados en valores estadounidenses y en las Directrices del IPCC para el cambio de uso de suelo de bosques a cultivos.
2. Una gran cantidad de carbono se encuentra almacenada en los bosques, especialmente en la biomasa viva y en el suelo; en menor medida en materia orgánica muerta y en la hojarasca. Cuando se convierte el bosque para otros usos de la tierra como cultivos, el suelo queda despejado de todo tipo de vegetación para que quede apta para la plantación de cultivos (EPA.gov). Como resultado de lo mencionado, se pierde toda la biomasa aérea y también se pierde al menos una parte del carbono del suelo. Por tanto, todo este carbono es emitido en forma de CO2 en un corto período de tiempo. Dichos factores de emisión están estrechamente relacionados con el tipo de especie arbórea y del volumen de madera de los árboles contenida entre la corteza y la copa.  
3. Para calcular los cambios en el contenido de carbono en la biomasa por el cambio de uso de tierra de forestal a cultivo, las guías del IPCC indican que el cambio medio en el carbono almacenado es igual al cambio del carbono almacenado debido a la extracción de biomasa (para este caso: tierras forestales) más el carbono almacenado en un año de crecimiento en el nuevo uso de la tierra (es decir, tierras de cultivo). En otras palabras, al carbono en la biomasa inmediatamente después de la conversión por el uso de la tierra, se le resta el carbono en la biomasa antes de la conversión más las reservas de carbono de un año de crecimiento en el nuevo uso de la tierra (es decir, tierras de cultivo). (IPCC 2006).
4. El carbón almacenado anualmente en la biomasa de cultivos es de 5 tn/ha, y el contenido de carbono en la biomasa superficial seca (AGB, por sus siglas en inglés) es del 45% (IPCC 2006).

Entonces, el carbono almacenado en cultivos luego de un año de crecimiento está estimado en 2.25 tn de C/ha.  Esto equivale a los cálculos originales de EPA.org.

• La densidad de carbono almacenado sobre y debajo de la superficie, en materia orgánica muerta de los árboles y en la biomasa de la hojarasca en Estados Unidos en el año2019, fue de 200 tn de Cabono por hectáctea. Para la región de ALC esto puede ser comparable en promedio, pero teniendo en cuenta las grandes variaciones a lo largo de toda las regiones y sus biomas. Los bosques tropicales de tierras bajas alcanzan globalmente valores AGB promedio de 423 toneladas métricas de Carbono por hectárea. Sin embargo, los bosques tropicales en zonas montañosas como los ubicados en Ecuador and Perú tienen un promedio de 270 toneladas métricas de Carbono por hectárea. Los bosques tropicales secos  presentan valores dentro del rango de los 100-150 toneladas métricas de Carbono por hectárea, y en situaciones más extremas, menor a las 50 toneladas por hectárea para el bosque fragmentado abierto seco en México, mostrando el rango de valor que se puede encontrar en la región de ALC.

6. El número de 200 toneladas métricas de densidad de carbono almacenadas para toda la región forestal de ALC, es un número conservador. Grandes áreas de bosque tropical en la región, con la cuenca del Amazonas dominando los valores promedio, muestran valores  >= 250-300 toneladas de carbono por hectárea. Por lo tanto, para la región (sub) tropical de ALC se utiliza un factor de conversión del 125% (ver árboles al borde de la carretera).
7. Para el cambio anual de almacenamiento de carbono orgánico en suelos minerales y orgánicos, se utiliza un factor para la región Templada y (Sub)Tropical de ALC, basado en el contenido relativo a Soigrids SOC en la capa superficial del suelo comparada con la región en estudio (114% (sub)tropical, 127% templado). Este factor tiene un efecto muy pequeño con respecto al cálculo global.
8. Se considera que las condiciones mínimas están garantizadas (agua, luz, nutrientes) para la situación climática existente. Esto se puede generar por las propias condiciones naturales o por una gestión activa (p. ej., el riesgo).

• Simplificaciones asumidas: La media del carbono almacenado en bosques puede variar considerablemente en toda la región. Los valores dados son proxies promedio.

2.3.3 Restauración de bosques

Indicador:

Hectáreas de bosques reforestados secuestrando CO2/año templados o tropicals

Consideraciones preliminares:

1. En promedio, un árbol tropical secuestra 22.6 kg de carbono /año. Se pueden obtener mejores valores de captura de carbono bajo condiciones óptimas, sin embargo, para el cálculo se tomará el valor conservador de 22.6 kg de carbono/árbol/año.
2. Utilizando el estándar de la industria de 1250 árboles plantados por hectárea (luego eliminados a razón de 600 árboles/ha) se asume un secuestro de carbono de 13.56 ton/ha/año (= 49.72 ton CO₂ /ha/año) con un ciclo de siembra de 10 años.
3. Para un re-brote natural, por ejemplo, se brindan valores menores de diferentes fuentes: 243 – 512 ton CO2/ha para el rebrote de un bosque secundario en 50 años (resultando en un valor máximo de 5-10 ton CO2/ha/año). Mientras que el IPCC muestra valores comparables de 4-8 ton CO2/ ha/año de carbono secuestrado por el rebrote natural en regiones tropicales. El manejo técnico de las plantaciones puede producir entre 20 a 30 veces más de madera, que del modo natural (rebrote/bosques secundarios), resultando en una tasa de secuestro de carbono mayor por unidad de hectárea. Por lo tanto, el valor aquí utilizado para plantaciones es un valor conservador: 13.56 ton de Carbono secuestrado/ ha/ año.
4. IPCC brinca valores entre 1.5-4.5 ton/ha/año en regiones templadas de carbono secuestrado, y entre 4-8 ton ton/ha/año en regiones tropicales. En este calculador, se utiliza un número conservador de secuestro de carbono de 18 kg (templado) versus 22.6 kg (tropical, 125% en relación al templado) / año / árbol. Braakhekker et al. 2019 presenta valores mayores para la máxima captura de carbono basado en el uso extensivo de muestras de plantaciones forestales, por lo tanto, los dos valores mencionados pueden ser considerados como conservadores.
5. Un ciclo de siembra de 10 años se usa para maximizar el crecimiento de la biomasa leñosa y se fundamenta en la posibilidad de secuestro de carbono.  Una vez que los árboles de regiones tropicales alcanzan la madurez, su efectividad de secuestro de carbono comienza a disminuir. Lo mencionado conduce al uso de un ciclo de plantaciones de 10 años para maximizar esta eficiencia en el secuestro de carbono en árboles tropicales, cosechar, una vez finalizado el ciclo y proseguir con la replantación.
6. Se considera que las condiciones mínimas están garantizadas (agua, luz, nutrientes) para la situación climática existente. Esto se puede generar por las propias condiciones naturales o por una gestión activa (p. ej., el riesgo).

• Simplificaciones asumidas: La media del carbono almacenado en bosques puede variar considerablemente en toda la región. Los valores dados son proxies promedio.

2.3.4 Plantación de árboles urbanos

Indicador:

N° de árboles urbanos plantados (en un ciclo de plantación de 10 años)

Consideraciones preliminares:

1. El cálculo está basado en una adaptación de los cálculos  de EPA.gov del “Número de árboles urbanos plantados durante 10 años”.
2. Los árboles caducifolios constituyen el 89% de los árboles en los Estados Unidos. Esto se asume correcto para la región templada. Para la región (sub)tropical se considera que el porcentaje es de 100% en la región de América Latina y El Caribe.

3. Para la región (sub)tropical de ALC se hace uso de un factor de conversión del 125% (ver referencias en secciones de Árboles en la carretera y en Restauración de bosques).
4. Se considera que las condiciones mínimas están garantizadas (agua, luz, nutrientes) para la situación climática existente. Esto se puede generar por las propias condiciones naturales o por una gestión activa (p. ej., el riesgo).

• Simplificaciones asumidas: La media del carbono almacenado en bosques puede variar considerablemente en toda la región. Los valores dados son proxies promedio.

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[1] Incrementando resiliencia mediante Soluciones basadas en la Naturaleza en ciudades de América Latina (Nature4Cities Latam).

[2] Dato procedente del Laboratorio Nacional de Energías Renovables con base en los Estados Unidos (NREL, por sus siglas en inglés).

[3] El Global Wind Atlas otorga valores de referencia para turbinas: Generic 3.45 MW – IEC Class 1/2/3.