INTRODUCCIÓN
La Ley Orgánica de Eficiencia Energética (LOEE), se encuentra en vigencia desde el pasado 2019-03-19 una vez que ha sido publicada en el suplemento número 449 del Registro Oficial del gobierno ecuatoriano. Con base en este marco legal, se ha realizado el análisis para evaluar los beneficios que incurrirá el Ecuador Continental (EC) con el cambio en el Sistema de Transporte Público del Ecuador (STPE) de tecnologías asociadas a la combustión de energéticos de origen fósil hacia autobuses cuya tracción sea a través de sistemas eléctricos o también llamado movilidad eléctrica y sus implicancias desde el punto de vista de Eficiencia Energética (EE) y de Medio Ambiente (MA) a través de las reducciones en las emisiones de gases de efecto invernadero y particularmente anhídrido carbónico (CO2) a la atmósfera.
El Ecuador cuenta con una población aproximada de diecisiete millones de habitantes [1],[2]. De esta población el 60% aproximadamente hace uso del STPE para el desenvolvimiento de sus actividades diarias. En la actualidad, mayoritariamente los autobuses del STPE utilizan como energético principal el diésel para el sistema de tracción motriz de los motores de combustión interna, a excepción de una pequeña participación a nivel país del sistema Trolebús de la ciudad de Quito que funciona parcialmente con energía eléctrica [3].
Acorde a lo manifestado en [4], el índice de cobertura eléctrica del Ecuador para el año 2018 fue de 97,05%, destacándose este índice como uno de los mejores posicionados en términos de cobertura de electricidad en la región Latinoamérica. Lo que muestra el desarrollo y crecimiento sostenido del Sector Eléctrico Ecuatoriano (SEE). Es así que, se parte de la premisa hipotética que en términos de oferta y demanda desde el punto de vista energético el SEE estará en capacidad de suplir el recambio tecnológico, en concordancia a los escenarios expuestos en el Plan Maestro de Electricidad 2016-2025 [5].
Teniendo en consideración lo establecido en la LOEE, donde se menciona que a partir del año 2025, los vehículos que se incorporen al servicio de transporte público urbano e interparroquial en el Ecuador continental, deberán ser únicamente de medio motriz eléctrico [6]. En concomitancia a los resultados mostrados y publicados en [7]. En este trabajo se efectúan análisis de tipo comparativo en términos de consumo energético, medidas de EE y reducción de emisiones de CO2 al MA que se obtendrían debidas a la migración tecnológica de autobuses diésel por electromovilidad a través autobuses eléctricos para el STPE en consideraciones de diferentes escenarios de penetración.
El presente documento está organizado de la siguiente manera. En primera instancia se presenta el marco jurídico vigente entorno a EE en el transporte, MA y situación del SEE. Posteriormente, se presenta la metodología de análisis empleada. Subsecuentemente, se muestran los comparativos y resultados de los diferentes escenarios en torno al cambio tecnológico y reducción de emisiones de CO2. Para finalmente, establecer las conclusiones y trabajos futuros que se deriven del análisis realizado.
MARCO JURÍDICO
Medio Ambiente
En consideración que los artículos 15 y 413 de la Constitución de la República del Ecuador ordena que el Estado promoverá, en el sector público y privado, el uso de tecnologías ambientalmente limpias y de energías alternativas renovables no contaminantes, diversificadas y de bajo impacto. La soberanía energética no se alcanzará en detrimento to de la soberanía alimentaria, ni afectará el derecho al agua. Ibídem el articulo 27 ordena que la educación se centrada en el ser humano y garantizará su derecho holístico, en el marco del respeto a los derechos humanos, el medio ambiente sustentable y a la democracia. Adicionalmente, el numeral 27 del artículo 66 de la Carta Magna, determina el derecho a vivir en un ambiente sano, ecológicamente equilibrado, libre de contaminación y en armonía con la naturaleza. El artículo 395 de la Constitución de la República del Ecuador reconoce los siguientes principios ambientales: i. El Estado garantizará un modelo sustentable de desarrollo, ambientalmente equilibrado y respetuoso de la diversidad cultural, que conserve la biodiversidad y la capacidad de regeneración natural de los ecosistemas, y asegure la satisfacción de las necesidades de las generaciones presentes y futuras. ii. Las políticas de gestión ambiental se aplicarán de manera transversal y serán de obligatorio cumplimiento por parte del Estado en todos sus niveles y por todas las personas naturales o jurídicas en el territorio nacional. iii. El Estado garantizará la participación activa y permanente de las personas, comunidades, pueblos y nacionalidades afectadas, en la planificación, ejecución y control de toda actividad que genere impactos ambientales. iv. En caso de duda sobre el alcance de las disposiciones legales en materia ambiental, estas se aplicarán en el sentido más favorable a la protección de la naturaleza. El artículo 414 de la Constitución de la República del Ecuador describe que el Estado adoptará medidas adecuadas y transversales para la mitigación del cambio climático, mediante la limitación de las emisiones de gases de efecto invernadero, de la deforestación y de la contaminación atmosférica; tomará medidas para la conservación de los bosques y la vegetación, y protegerá a la población en riesgo [8].
En concordancia a lo estipulado en el Código Orgánico del Ambiente, capitulo III: Medidas Mínimas para Adaptación y Mitigación, artículo 261, numerales: 6, 8, 9 y 10: “La cuantificación de la emisión de gases de efecto invernadero, según los sectores priorizados y la promoción de las acciones de mitigación El impulso a la implementación de acciones preventivas y de control sobre las enfermedades derivadas de los efectos del cambio climático. La promoción y el fomento de programas de eficiencia energética, dentro de toda la cadena, así como el establecimiento de incentivos económicos y no económicos de energías renovables convencionales y no convencionales. El fomento de medios de transporte sostenibles y bajos en emisiones de gases de efecto invernadero” [9].
Eficiencia Energética
Tomando en consideración la LOEE en referencia a lo estipulado en el capítulo III, articulo 14, para lo cual se denomina Eficiencia Energética en el transporte, la cual se cita textualmente: “El transporte público, de carga pesada y de uso logístico por medios eléctricos se priorizará como medida de eficiencia energética en la planificación pública. Los proyectos se podrán ejecutar como iniciativas públicas o de asociaciones público privadas. El Ministerio rector de la política de transporte, y con aprobación del CNEE, establecerá de forma progresiva los límites en niveles de consumo y emisiones que deberán cumplir los vehículos automotores nuevos de cualquier tipo, que se comercialicen en el país. Esta política será definida como parte del PLANEE. Una política especial se desarrollará para el transporte terrestre y marítimo de las islas Galápagos. Para la comercialización de cualquier tipo de vehículo nuevo, éste contará y exhibirá con claridad la etiqueta de eficiencia energética que informe al consumidor sobre el cumplimiento de los límites y condiciones de eficiencia energética. El Gobierno Nacional a través de los ministerios competentes, crearán un plan de chatarrización para los vehículos de trabajo de personas naturales y del transporte público que salgan de servicio y que se reemplacen por vehículos de medio motriz eléctrico. Los GAD podrán en el ámbito de sus competencias establecer planes de chatarrización. A partir del año 2025 todos los vehículos que se incorporen al servicio de transporte público urbano e interparroquial, en el Ecuador continental, deberán ser únicamente de medio motriz eléctrico. En el caso de la región Insular, esta medida será evaluada por el CNEE. El rector de las políticas públicas de hidrocarburos incorporará dentro de su planificación y como anexo al PLANEE las políticas y acciones necesarias para garantizar la calidad de los combustibles necesaria para que se cumpla con la mejora progresiva de la eficiencia, niveles de consumo y emisiones en vehículos automotores. Además, incluirá también, las políticas necesarias para el fomento de la producción y consumo de biocombustibles a nivel nacional, así como las políticas, mecanismos e infraestructura necesaria para promover la movilidad eléctrica” [6].
SITUACIÓN ENERGÉTICA DEL SECTOR DE TRANSPORTE PÚBLICO EN EL ECUADOR CONTINENTAL
Según el último Balance Energético Nacional que data del 2017 [10], la demanda de todos los energéticos en el país se ha incrementado en un 43,8% durante el periodo de análisis de once años (2007-2017), pasando de 63 millones de Barriles Equivalentes de Petróleo (BEP, 1BEP= 0,0016282 GWh) en el año 2007 a 86,2 millones de BEP para el año 2017. En concordancia con la tendencia histórica del consumo energético del Ecuador, el sector transporte ha sido el mayor demandante de energía, con un valor promedio de 34 millones de BEP en el periodo de análisis.
El consumo energético total multisectorial en el Ecuador para el 2017, fue de 86 245 kBEP (140 424,11 GWh). En términos porcentuales, el sector de mayor consumo fue el de transporte con 52.39%, seguidos por el consumo energético de electricidad con 17,22%, el sector industrial con 14,90%, el sector residencial con 14,12% y otros sectores en general con 1,47% [10], tal como se muestra en la Fig. 2.
Al año 2017 el sector del transporte tuvo la mayor participación en la demanda energética del Ecuador. Es decir, este sector ha tenido una representatividad considerable en lo que respecta a la importación de derivados del petróleo, en términos comparativos del año 2007 con respecto al año 2017 las importaciones de estos energéticos para suplir la demanda han aumentado en 50,1%. Desglosando el consumo de este sector, para el año 2017 se puede apreciar que el diésel es el de mayor representatividad con un 32,93% y el de naftas, gasolinas y otros derivados un consumo del 19,36% de todo el consumo energético del país.
Al ser los combustibles fósiles los de mayor requerimiento en la demanda en el mix energético del Ecuador, el diésel y la gasolina han sido las fuentes energéticas de mayor consumo, llegando a tasas porcentuales de incremento de 44% y de 77% respectivamente, en el periodo analizado del balance energético. El consumo de diésel para el sector del transporte al 2017, fue de 28 398 kBEP (46 237,62 GWh) que, en unidades volumétricas representa 1 190 935 miles de galones. De los cuales el 56% fueron a través de importaciones y un 44% correspondió a producción nacional [10]. Al desagregar el consumo del sector transporte por tipo de vehículo para el 2017, el transporte terrestre tuvo una participación en la demanda del 94% de todo este sector. A continuación, en la Fig. 3, se presenta la desagregación por tipo de transporte.
De este composición porcentual para el sector los autobuses representan el 4% del consumo energético total [3], [10].
Sistema de Transporte Público de Autobuses del Ecuador
En concordancia con los resultados obtenidos en [7], en la Tabla 1, se presentan los tres escenarios energéticos de análisis del presente trabajo, donde se considera una participación del 25%, 50% y 100% de conversión tecnológica anual del parque de autobuses diésel por autobuses basados en sistemas de movilidad eléctrica amparados en lo que estipula la normativa legal en [6].
Fuente:
Tabla 1: Consumo energético de autobuses eléctricos en tres escenarios de ingreso al sistema de transporte público de pasajeros

Las proyecciones de demanda eléctrica anual que corresponden a los autobuses eléctricos en los diferentes escenarios de análisis se muestran en la Fig. 4.
SITUACIÓN ENERGÉTICA DEL SECTOR DE ELÉCTRICO EN EL ECUADOR
Al año 2018, la energía eléctrica bruta total producida por el parque generador del SNI fue 25 375,92 GWh, cuya participación energética por tipo de tecnología corresponde así: hidráulica 20 661,59 GWh, biomasa 382,44 GWh, eólica 73,71 GWh, biogás 45,52 GWh, solar fotovoltaica 34,77 GWh y térmica 4 177,89 GWh [4]. Ésta última tiene una participación porcentual por tipo de combustible de la siguiente manera: fuel oil 4-6 11,43%, gas natural 3,55%, diésel 0,54% y otros combustibles fósiles 0,95%. Es decir, la generación térmica representa el 16,46% del SNI [11]. En la Fig. 5, se muestra la participación porcentual de todo el parque generador de energía eléctrica para el SNI ecuatoriano.
Cabe mencionar que las proyecciones de demanda debidas a los autobuses eléctricos que se plantearon en la sección 4.1, servirá de insumo para analizar los escenarios de demanda de todo el sector electricidad para cada uno de los años hasta el 2025, en los escenarios establecidos con anterioridad.
Escenario de Proyección de Demanda de Electricidad SNI, período 2019-2025
Tomando en consideración la hipótesis número dos expuesta en [5], mediante la cual se exponen proyecciones de demanda eléctrica en relación a varios sectores demandantes, únicamente se hace mención que el sector transporte demandará electricidad en los proyectos: Metro de Quito, Tranvía de Cuenca y una estimación de proyección de vehículos eléctricos de uso particular. Además, se considera las proyecciones establecidas de la demanda de electricidad hasta el año 2025 guardando concordancia con el alcance del presente estudio. En la Fig. 6, Se exponen las proyecciones de demanda de electricidad para cada año.
Por lo expuesto, a continuación, se presentarán los tres escenarios considerados en relación a la demanda de electricidad en la que incurrirá el sector eléctrico del Ecuador debido al cambio tecnológico de autobuses diésel por autobuses de movilidad eléctrica.
Escenario 1, 25% de penetración de autobuses eléctricos interanuales
Para el presente escenario, la demanda máxima alcanzada del sistema de movilidad eléctrica a través de autobuses eléctricos obedece a 510 GWh para el año 2025. Lo cual, según las proyecciones energéticas establecidas en el PME 2016-2025 [5], no provocaría un déficit energético en la oferta de energía eléctrica, alcanzando así una demanda total de 34 876 GWh para el año 2025. En la Fig. 7, se muestra las proyecciones interanuales de demanda de electricidad consideradas.
Escenario 2, 50% de penetración de autobuses eléctricos interanuales
Para el presente escenario, la demanda máxima alcanzada del sistema de movilidad eléctrica a través de autobuses eléctricos obedece a 611 GWh para el año 2025. Lo cual, según las proyecciones energéticas establecidas en el PME 2016-2025 [5], no provocaría un déficit energético en la oferta de energía eléctrica, alcanzando así una demanda total de 34 997 GWh para el año 2025. En la Fig. 8, se muestra las proyecciones interanuales de demanda de electricidad consideradas.
Escenario 3, 100% de penetración de autobuses eléctricos interanuales
Para el presente escenario, la demanda máxima alcanzada del sistema de movilidad eléctrica a través de autobuses eléctricos obedece a 611 GWh para el año 2025. Lo cual, según las proyecciones energéticas establecidas en el PME 2016-2025 [5], no provocaría un déficit energético en la oferta de energía eléctrica, alcanzando así una demanda total de 34 977 GWh para el año 2025. En la Fig. 9, se muestra las proyecciones interanuales de demanda de electricidad consideradas.
CÁLCULO DE EMISIONES DE CO 2
Emisiones de CO 2 debidas al Parque Generador Térmico del Sistema Nacional Interconectado
El insumo metodológico para evaluar las emisiones de CO2 del parque generador del SNI ecuatoriano guarda concordancia con la metodología ACM0002 expuesta en [12],[13]. En correspondencia a lo mostrado en la Fig. 5, la generación de electricidad de mayor participación es la hidráulica con el 81,42%, de acuerdo a la clasificación de ACM0002 este tipo de generación se considera de bajo costo. Por lo que, de las diferentes opciones de evaluación y cálculo de emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) y particularmente CO2 en este trabajo se utiliza el Método Margen de Operación Simple Ajustado, en concomitancia al acceso a la información del sistema de generación del SNI en términos de energía anual y el tipo de combustibles empleados para el parque térmico. Por lo tanto, la focalización principal de este trabajo será la evaluación de las emisiones del parque generador térmico del SNI, con la consideración hipotética de que los porcentajes de participación por tipo de combustible dentro del mix energético de generación de energía eléctrica es invariante en el periodo de análisis. En la Tabla 2 se muestra el tipo de combustible fósil empleado en el arque generador térmico, así como también, su respectivos coeficiente de poder calorífico neto y factor de emisión [13], [14].
A través de (1) se procedió a evaluar las emisiones de CO2 en toneladas equivalentes debidas al parque generador del SNI [12].
Donde:
〖eCO〗_(2_totales ): son las emisiones de CO2 totales debidas al parque generador térmico del SNI [tCO2].
〖FE〗_(k,i): es el Factor de Emisión del combustible k, para el periodo i [tCO2/GWh].
E_(k,i): energía producida por el combustible k, para el periodo i [GWh].
Por lo tanto, las toneladas equivalentes de emisiones de CO2, para el parque generador del SNI en el periodo de evaluación se muestran en la Tabla 3 y Fig. 10.
Emisiones de CO 2 del Sistema de Transporte Público de Pasajeros del Ecuador Continental.
Para determinar el Factor de Emisión (FE) asociado a la combustión del energético diésel para el STPE que utiliza el energético fósil diésel se ha sido considerado 2,61 kgCO2/l según lo señalado en [14]. Adicionalmente, se realiza conversiones de unidades físicas teniendo en cuenta que el poder calorífico inferior del diésel tipo Euro III es 35,86 MJ/l [15]. En (2), se estable el FED para los autobuses diésel a ser considerados en los distintos escenarios de este trabajo.
Donde:
La cantidad de toneladas equivalentes de CO2 que se emitiesen a la atmósfera debida al parque automotor del STPE se calcula acorde a (3) [16], partiendo en primera instancia del escenario donde no haya migración tecnológica de diésel hacia movilidad eléctrica, cuyos resultados se muestran en la Tabla 4 y Fig. 11.
Donde:
〖eCO〗_(2D,i): son las emisiones de CO2 totales debidas al consumo de diésel Euro tipo III del STPE,para el periodo i [tCO2].
E_(D,i): energía consumida por autobuses diésel,para el periodo i [GWh].
Emisiones de CO 2 Movilidad Eléctrica Sistema de Transporte Público de Pasajeros del Ecuador Continental, escenario 1 - 25% penetración
En relación a lo expuesto en las secciones 6.1 y 6.2, en la Fig. 12, se muestra la evolución en términos de emisión de toneladas CO2 para el escenario de 25% de migración tecnología de autobuses diésel hacia autobuses eléctricos. Además, se presentan las emisiones de CO2 propias del SNI.
Emisiones de CO 2 Movilidad Eléctrica Sistema de Transporte Público de Pasajeros del Ecuador Continental, escenario 2 - 50% penetración
En relación a lo expuesto en las secciones 6.1 y 6.2, en la Fig. 13, se muestra la evolución en términos de emisión de toneladas CO2 para el escenario de 50% de migración tecnología de autobuses diésel hacia autobuses eléctricos. Además, se presentan las emisiones de CO2 propias del SNI.
Emisiones de CO 2 Movilidad Eléctrica Sistema de Transporte Público de Pasajeros del Ecuador Continental, escenario 3 - 100% penetración
En relación a lo expuesto en las secciones 6.1 y 6.2, en la Fig. 14, se muestra la evolución en términos de emisión de toneladas CO2 para el escenario de 100% de migración tecnología de autobuses diésel hacia autobuses eléctricos. Además, se presentan las emisiones de CO2 propias del SNI.
Comparativo de emisiones multiescenario e interanual, periodo 2019-2025
Toda vez que se ha mostrado los resultados obtenidos de los tres escenarios de evaluación en lo que respecta a la cantidad de toneladas de CO2 que se emiten a la atmosfera y su considerable reducción en términos de emisión debida a la migración tecnología hacia sistemas basados en eficiencia energética y movilidad eléctrica, en la Fig. 15, se muestra la gráfica comparativa de las emisiones en toneladas de CO2 para el STPE siendo parte de la demanda de energía eléctrica del SNI.
Comparativo de emisiones debidas autobuses diésel versus emisiones debidas al cambio tecnológico de autobuses eléctricos
En la Fig. 16, se muestra los resultados comparativos en relación a la cantidad de toneladas de emisiones de CO2 que se emitiesen anualmente debidas a los autobuses diésel del STPE, así como también, la cantidad de emisiones que se producirían al incorporar los sistemas de movilidad eléctrica a la matriz energética de electricidad del SNI, para los tres escenarios analizados.
Para el escenario de 100% de migración tecnológica a electromovilidad, en términos comparativos de emisiones de la tecnología diésel versus autobuses eléctricos, se puede determinar que para el período analizado con movilidad eléctrica se alcanzaría un 96,28% de reducción promedio en emisiones de CO2.
En la Fig. 17, se muestra comparativamente los niveles de emisiones en toneladas de CO2, primeramente, teniendo en cuenta las emisiones emanadas por los autobuses diésel más las emisiones producidas por el parque generador térmico del SNI. Seguidamente, se muestra las emisiones totales producidas por el SNI considerando la demanda propia de electricidad más la incorporación del 100% de migración tecnológica a movilidad eléctrica. Es notoria la reducción de emisiones de CO2 para todo el período analizado.
CONCLUSIONES
La legislación ecuatoriana en los sectores eléctrico, de medio ambiente y con la incorporación reciente de la ley de eficiencia energética brindan un sustento legal que permita agilitar los mecanismos de factibilidad para la migración y/o incorporación sustentable de los sistemas de movilidad eléctrica en el STPE.
Los autobuses eléctricos al ser más eficientes en términos de consumo y aprovechamiento de energía, permiten reducir el consumo de combustibles fósiles, particularmente diésel en el sector transporte, siendo este el de mayor participación en la matriz de energéticos del Ecuador, lo que permitiría un ahorro económico al Estado debido a la importación de este combustible.
En los tres escenarios mostrados se demuestra que, en términos de oferta de la matriz de generación de energía eléctrica del Ecuador, no habrá déficit energético aun teniendo en consideración una penetración del 100% de autobuses eléctricos para el STPE.
Las emisiones de CO2 que en la actualidad produce el parque automotor de autobuses diésel, representa en términos comparativos el 49,28% de las emisiones de la generación térmica del SNI sin la demanda de movilidad eléctrica. Para el escenario 3 de máxima migración tecnológica hacia electromovilidad, la reducción de emisiones de dióxido de carbono igual a 635 778 tCO2 lo que representa un 31,21% de reducción de emisiones inclusive teniendo en cuenta las emisiones producidas por el parque generador térmico del SNI. Con la migración tecnológica hacia sistemas basados en movilidad eléctrica para el STPE se ha demostrado las mejoras en términos de reducción de emisiones de CO2 al medio ambiente y de eficiencia energética.
Como trabajos futuros se plantea continuar con el análisis de demanda eléctrica debida a los sistemas de electromovilidad teniendo en cuenta las restricciones de los sistemas de transmisión y distribución y otros escenarios de generación térmica en el SNI.