Modelos de simulación de Dinámica de Sistemas con Vensim ®

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Teoría y ejercicios prácticos de Dinámica de Sistemas
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Ejercicio 5.10. Cálculo de las emisiones de CO2

Nos piden que hagamos un sencillo modelo de las emisiones de CO2 a la atmósfera, que sea genérico y adaptable posteriormente a un período y entorno geográfico determinado. Nos piden que nos basemos en la "Identidad de Kaya".

La "Identidad de Kaya" dice que las emisiones de CO2 son igual al Producto Interior Bruto o PIB (euro) por la Intensidad de Energía (Kw/euro) y por el Vector Producción de Energía (CO2/Kw).

CO2 (tm) = PIB (euro) x Intensidad de Energia (Kw/euro) x Vector Producción (CO2/Kw)

La Intensidad de Energía es la cantidad de energía demandada por cada unidad de PIB anual. Podemos pues calcular la energía total demandada en base al PIB.

El Vector Producción de Energía incluye las emisiones de CO2 por cada Kw de energia producido, y la distribución porcentual de las diferentes fuentes de energía: carbón, fuel, gas, nuclear y renovables (hidroeléctrica, eólica y otras). Así pues podemos calcular las emisiones de CO2 en base a la energía demandada y al Vector de Producción.

Al objeto de fijar algunos parámetros iniciales se nos indica que la emisión de CO2 por Kw producido es alta con el carbón, media con el fuel, baja con el gas, y no existen emisiones significativas con el resto de fuentes. Por otra parte el Vector de Producción de Energía está formado en un 50% por fuel, 30% por nuclear, 10% por gas y el resto a partes iguales entre carbón y renovables.

Se nos pide que el modelo permita, además de introducir diferentes escenarios del PIB, la posibilidad de introducir posibles mejoras tanto en la eficiencia de la Intensidad Energética como en las emisiones de CO2 por unidad de Kw producido de las diferentes fuentes de energía. Deseamos crear pues un modelo que recoja todos estos aspectos, y en el que el nivel de CO2 en la atmósfera sea constante. Se propone el siguiente esquema:

Emisión = PIB x Intensidad de Energía x Vector Energético

Siendo las unidades de medida respectivas:

CO2 = euro x Kw/ euro x CO2/Kw

El modelo permite recoger la Identidad de Kaya, para calcular las emisiones de CO2 en base a la Energía demandada y al Vector Energético, y también introducir los parámetros genéricos que nos indican.

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QUE ES LA DINAMICA DE SISTEMAS

Me gustaría como introducción recordar la definición de Dinámica de Sistemas, según la que es una herramienta para construir modelos de simulación basada en el estudio de las relaciones causales que existen entre las partes del sistema, para tomar decisiones en entornos complejos. La Dinámica de Sistemas se basa en la utilización de dos tipos de diagramas, los Diagramas Causales y los Diagramas de Forrester, que tienen su origen en la Teoría General de Sistemas y son de hecho como las dos caras de la misma moneda.
Es importante tener claro que el propósito de la Dinámica de Sistemas en las empresas no es solo realizar predicciones del futuro de entornos que no podemos modificar, como hacen los modelos de simulación meteorológica, sino que nuestro propósito es ayudar a tomar decisiones para solucionar un problema. En esencia la Dinámica de Sistemas ha sido desde sus orígenes una herramienta para tomar decisiones para la resolución de problemas, es pues una “decision-making tool”.
Un Diagrama Causal es la representación gráfica de los elementos que influyen en un problema y de las relaciones que existen entre ellos. Este diagrama nos permite identificar los feedbacks que pueden dar estabilidad al sistema y también aquellos otros que pueden ser la palanca que nos permitirá transformarlo de una forma eficiente y radical.
El Diagrama Causal es en general un paso previo a la construcción de un Diagrama de Forrester, el cual sirve para simular el modelo en el PC, permite comprobar la coherencia de nuestras hipótesis, analizar el comportamiento del sistema, y por último simular diferentes políticas, de forma que los resultados que muestra el modelo ayudan a resolver mejor el problema que estamos analizando. Los Diagramas Causales también son de utilidad al final del proceso de simulación ya que nos permiten explicar con mucha claridad nuestras conclusiones a una persona que no conozca nada de esta herramienta.
El Diagrama Causal tiene pues una doble utilidad, al principio del estudio nos sirve para organizar los elementos que influyen en el problema, y al final del estudio nos sirve para explicar mejor las conclusiones y las recomendaciones a nuestro cliente.

APLICACIONES

Así pues actualmente podemos hablar de tres grandes ámbitos de aplicación de la Dinámica de Sistemas, que son el ámbito empresarial, el ámbito medio ambiental y el ámbito social. Por razones históricas es normal que la mayoría de aplicaciones de la Dinámica de Sistemas se hallen aún en el ámbito empresarial, ya que como hemos visto esta herramienta nace para solucionar problemas industriales. La Dinámica de Sistemas es un instrumento muy útil porque ofrece sencillez y potencia para analizar los problemas que aparecen en un mundo que se caracteriza por el cambio y la complejidad.

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