Usuari:Mcapdevila/Taxa de retorn energètic
Es coneix com taxa de retorn energètic ( TRE ) [1] o, en anglès, EROEI , EROEI ( energy returned on energy invested ), EROI ( energy return on investment ) i, menys freqüentment, Emergy , al quocient de la quantitat de energia total que és capaç de produir una font d'energia i la quantitat d'energia que cal emprar o aportar per explotar aquest recurs energètic:
Un quocient menor o igual que 1 indica que l'energia de la font és menor o igual a l'energia consumida. Per contra, un quocient major que 1 indica que l'energia total és més gran que l'energia invertida i queda, per tant, un saldo net positiu. Expressant l'energia total que és capaç de produir la font com a suma de l'energia invertida i l'energia neta, el quocient es pot expressar com:
Una font d'energia serà tant millor com més gran sigui la seva TRE, ja que això implica que s'obté una major quantitat d'energia neta utilitzable per cada unitat d'energia invertida en ella. Per contra, una taxa de retorn inferior a la unitat implica que aquesta font no és rendible en termes energètics: per al seu funcionament consumeix més energia de la que produeix.
Taxa de retorn energètic de les principals fonts d'energia
[modifica]Amb l'auxili teòric de la TRE és possible comparar eficaçment fonts energètiques diverses entre si, des de la simple llenya (biomassa) fins a l'energia solar fotovoltaica, que requereix una considerable inversió energètica a la fabricació dels panells solars.
L'estimació de la TRE és, en primer terme, senzilla: es tracta de calcular, de manera matemàtica i precisa, la quantitat d'energia primària que cal aportar per dur a terme tots els processos implicats en l'extracció energètica de la font que es avalua. No obstant això, i encara que mesurar la TRE d'un procés físic senzill és una mica exempt d'ambigüitat, no hi ha un acord estandarditzat sobre quines activitats han de ser incloses en la mesura de la TRE d'un procés econòmic. És a dir, fins on cal portar la cadena de processos necessaris per explotar una font d'energia? Per exemple, si s'empra acer per realitzar les perforacions petrolíferes ¿cal incloure en el càlcul del EROEI del petroli l'energia utilitzada en la fabricació d'aquest acer? ¿I l'energia emprada en la construcció de les foses que van fabricar l'acer? ¿I l'empleada en alimentar els treballadors que van construir aquestes foses? Per aquest motiu, encara que no existeixi un estàndard, a l'hora de comparar les TRE de dues fonts energètiques és necessari que aquestes hagin estat calculades amb criteris homologables: per exemple, considerar l'energia emprada en la fabricació dels materials necessaris, però ja no la de construcció de les plantes més enllà del primer baula de la cadena de subministraments.
A la taula següent, presa de AspoItalia, [2] es recopilen les estimacions de la TRE de les principals fonts energètiques:
| Fonts | TRE Cleveland [3] | TRE Elliott [4] | TRE Hore-Lacy [5] | TRE (Altres) |
| Combustibles fòssils | ||||
|
Petroli - Avui |
23 8 |
|
|
|
|
|
2 - 7 |
7-17 |
||
| Gas natural | 1-5 | 5-6 | ||
| Pissarra bituminosa | 0,7-13,3 | <1 | ||
| Energia nuclear | ||||
| Urani 235 | 5-100 | 5-100 | 10-60 | <1 [7] |
| Plutoni 239 | ||||
| Fusió nuclear | <1 | |||
| Energies renovables | ||||
| Biomassa | 3-5 | 5-27 | ||
| Hidroelèctrica | 11,2 | 50-250 | 50-200 | |
| Eòlica | 5-80 | 20 | ||
| Geotèrmica | 1,9-13 | |||
|
Solar |
|
|
|
|
|
Etanol |
|
0,6-1,2 |
||
| Metanol (de fusta) | 2,6 |
El cas del petroli
[modifica]L'exemple més clàssic de taxa de retorn decreixent és el de l'explotació industrial dels jaciments de petroli: cap a la meitat del segle xix, moment en què el principal productor de petroli del món eren els Estats Units, per extreure un barril de cru només calia invertir un 1% de l'energia continguda en el mateix, és a dir, s'obtenia una TRE de 100. Això s'entén fàcilment: els primers jaciments contenien un petroli d'altíssima qualitat a escasses profunditats, en llocs accessibles i fàcils d'explotar (Texas ...), de manera que l'energia necessària per a la recerca, prospecció, perforació, bombament i transport del cru era molt poca.
A mesura que els jaciments més accessibles i superficials es van esgotar, va ser necessari buscar, prospectar i perforar a major profunditat o en llocs menys convenients: llunyans dels centres de consum, a alta mar ... de manera que els costos energètics d'aquestes extraccions han anat creixent amb el temps: en l'actualitat la TRE de l'extracció de petroli s'avalua entre 5 i 15 depenent dels autors: invertint el mateix barril de petroli que el 1850, el resultat obtingut són de 5 a 15 barrils, en comptes de 100. Avui la taxa de retorn és molt més baixa, i és probable que segueixi El País: El cost energètic de la producció d'energia] </ref>
Quant als hidrocarburs no convencionals (pissarres bituminoses o quitrans pesats) el seu rendiment energètic és clarament inferior al del petroli convencional, a causa de la gran quantitat d'energia que cal invertir en la manipulació de les enormes quantitats del material en què estan embeguts els hidrocarburs i en el seu tractament tèrmic. Hi ha autors que avaluen la TRE de part d'aquests hidrocarburs per sota de la unitat.
Aquesta tendència decreixent en la TRE del petroli marca que l'esgotament d'aquest com a font d'energia no es produirà en el moment en què les reserves mundials de petroli arriben a zero, si no molt abans: quan el cost energètic de l'extracció de les reserves restants sigui igual al contingut energètic d'aquestes reserves.
L'energia eòlica
[modifica]La taxa de retorn energètic de l'energia eòlica és igual a l'energia elèctrica generada al llarg de la vida útil d'una turbina eòlica dividida entre la suma de l'energia requerida per construir la màquina i la seva infraestructura, més el cost energètic del seu manteniment al llarg de la seva vida útil, més el cost energètic del seu desmantellament. La TRE de l'energia eòlica varia de 5 a 35, amb una mitjana d'unes 18 vegades. La TRE és fortament proporcional a la mida del aerogenerador, [9] de manera que els generadors més grans d'última generació són els que obtenen els valors més grans del rang, fins a una TRE de 35. [10] Com que l'energia produïda és, en qualsevol cas, diverses vegades l'energia consumida, hi ha un guany de energia neta.
L'etanol com a combustible
[modifica]La generació d'energia mitjançant l'etanol procedent de cultius específicament dedicats a la seva producció, presenta una taxa de retorn energètic pròxima a la unitat, segons alguns autors al voltant de 1,2, mentre que segons altres aquesta TRE estaria per sota de la unitat. [11] Investigacions recents indiquen que aquesta forma de generació energètica té potencialitats com per assolir una TRE de 5,4. [12]
Aquesta tecnologia té però amb el seriós inconvenient d'utilitzar els mateixos recursos (terres de cultiu) que els empleats per produir aliments, per la qual cosa obliga a desforestar boscos o selves, o bé a disminuir la producció d'aliments, sent les conseqüències d'això difícilment computables en el càlcul de la TRE.
Vegeu també
[modifica]Referències
[modifica]- ↑ Crisi energètica: No molesti amb el EROEI
- ↑ Il va comptar in banca dell'energia: il ritorno dell'investimento vaig Ugo Bardi
- ↑ Cleveland et al. 20and% 20the% 20U.S.% 20Economy-% 20A% 20Biophysical% 20Perspective.pdf Science
- ↑ David Eliott, A sustainable future? the limits of Renewables, Before the wells run dry, Feasta 2003.
- ↑ Ian Hore-Lacy, Renewable Energy and Nuclear Power, Before the wells run dry, Feasta 2003.
- ↑ Cutler Cleveland, Net energy from the extraction of oil and gas in the United States, Energy, Volume 30, Issue 5, Abril 2005, Pages 769-782.
- ↑ van Leeuwen and Philip Smith, Nuclear Power: the Energy Balanç.
- ↑ (6-10 de juny de 2005) "The real Enviromental Impacts of crystalline silicon PV modules: an analysis based on up-to-date manufacturers data Enviromental accounting" a 20th European Photovoltaic Solar Energy Conference.
- ↑ Hagens, Nate. Energy from Wind: A Discussion of the EROI Research, 19 d'octubre de 2006, p. Figure 2 [Consulta: 13 febrer 2008].
- ↑ Vestas: Life Cycle Assessments (LCA). Vestas [Consulta: 13 febrer 2008].
- ↑ Patzek i Pimentel
- ↑ Marty R. Schmer et al. Net energy of cellulosic Etanol from switchgrass, Proceedings of the National Academy of Sciences (15 de gener de 2008), 105, 2, 464-469.