25 de mayo de 2013

El concepto clave

"Las cifras no mienten, pero los mentirosos también usan cifras" Anónimo

Para comprender el desarrollo de la crisis energética es necesario conocer lo que es la TRE Tasa de Retorno Energético (en inglés ERoEI, Energy Return on Energy Invested)

Conservación de la energía.Fuente:Wikipedia

El primer principio de la Termodinámica o Ley de la Conservación de la Energía, afirma que dentro de un sistema físico aislado la cantidad de energía total no varía sino que puede transformarse en otra forma de energía.

Vamos a considerar nuestro sociedad como un sistema aislado, el cual para su funcionamiento necesita utilizar una energía. Esta energía útil Eu la obtenemos a través de un sistema de transformación a partir de la energía de una fuente primaria Ep, ya sea de origen fósil (petróleo, gas, uranio, carbón en los que se aprovecha su densidad energética) o de origen renovable (por ejemplo en eólica un aerogenerador transforma la energía cinética del viento en energía eléctrica, en solar un captador transforma la energía radiante del sol en energía térmica). El resto de energía que no utilizamos directamente debe destinarse a buscar más recursos primarios Ei. Para que este conjunto cumpla el concepto de la conservación de la energía se ha de cumplir la siguiente igualdad;

Ep = Eu + Ei

Como la cantidad de energía total no varía, directamente se puede apreciar que cuanto mayor sea la energía que invertimos en obtener recursos primarios menor será la energía útil que aprovechamos, y viceversa.

La tasa de retorno energético es la relación entre la energía total que nos proporciona una fuente energética y la energía que necesitamos invertir para conseguirla. Expresado matemáticamente sería,


TRE = Ep / Ei <=> TRE = (Eu + Ei) / Ei 

Según el resultado del cociente obtenemos,

Si TRE ≤ 1 la energía obtenida es menor o igual a la energía consumida.
Si TRE > 1 la energía obtenida es mayor que la energía invertida.

Cuanto mayor sea la tasa de retorno energético de una fuente de energía, mayor cantidad de energía neta utilizable obtendremos por cada unidad de energía invertida en ella. Por el contrario, una tasa igual o inferior a la unidad implica que en términos energéticos esa fuente no es rentable ya que consumimos la misma o incluso más energía de la que produce.

También podemos deducir con matemáticas simples, que cantidad de energía útil Eu le queda a una sociedad tomando como valor 100 la energía de la fuente primaria Ep con la siguiente ecuación;

Eu = Ep (1 - 1/TRE)

A medida que la TRE se aproxima a 1, la energía disponible Eu disminuye cada vez más rápido;

TRE = 100 <=> Eu = 99%
TRE =   50 <=> Eu = 98%
TRE =   20 <=> Eu = 95%
TRE =   10 <=> Eu = 90%
TRE =     5 <=> Eu = 80%
TRE =     2 <=> Eu = 50%


Fuente: David Murphy theoildrum

Existen estudios antropológicos que indican que para que una sociedad sea viable, ha de tener una tasa de retorno energético mínimo de entre 5 y 10. 

En el siguiente gráfico se puede observar como ha evolucionado la TRE del petróleo extraído en los Estados Unidos durante el siglo XX. En los años 30 siendo el momento de mayor explotación se tenía una tasa de 100, lo que significa que para obtener cien barriles de petróleo invertían solamente uno. Era la época en la que se encontraba petróleo abundante y de mejor calidad. Se ha de tener claro que el concepto se refiere a energía, es decir, se corresponde a una equivalencia energética de 100:1 y aunque es lógica su traslación a términos económicos, en muchas ocasiones se confunden los resultados.


TRE del petróleo en Estados Unidos.Fuente:www.theoildrum.com


Al comenzar a explotar un recurso fósil, siempre se consigue extraer no sólo la cantidad más asequible sino que también es la de mejor calidad. La caída de la tasa a lo largo del tiempo se debe por tanto a esos dos factores, la creciente dificultad de extracción por lo que se invierte más energía y/o la peor densidad energética del recurso obtenido. 

En el caso de una fuente renovable como podría ser un aerogenerador en eólica, la energía invertida será la necesaria para construirlo y mantenerlo en funcionamiento, mientras que la obtenida será la energía que nos entrega durante todos los años que esté en funcionamiento.

Como resumen y a modo de ejemplo si poner en marcha y mantener un determinado proceso de obtención de energía a lo largo de su vida útil supone utilizar 2000 kWh, y durante todo ese tiempo he obtenido 40 MWh, la TRE es de 20. Obtengo veinte veces la energía invertida en el proceso, es por tanto un proceso rentable energéticamente. Sin embargo, un proceso con una TRE igual o menor de 1 no es rentable energéticamente, y se trataría más bien de un sumidero de energía. Cuando se trata de evaluar procesos de obtención de energía útil, la TRE debe ser lo más alta posible.

El problema de este sencillo concepto es que no hay un criterio unificado y estandarizado a la hora de valorar la energía invertida en cualquier proceso. Cuantos más elementos se puedan contemplar más se aproxima la verdadera tasa de retorno energético de un recurso. Si por ejemplo queremos evaluar la TRE de una fuente energética situada en un país como Alemania  o situada en un país de Sudamérica, las redes de comunicaciones no son iguales, por lo que ¿no habríamos de contemplar en la energía invertida durante la vida útil los mayores costos logísticos de mantenimiento? Por tanto la utilidad del concepto es evidente, pero es difícil determinar su valor. 

La siguiente figura representa la tasa de retorno energético de distintas fuentes de energía, que el autor ha realizado analizando los resultados de varias revisiones.

Fuente:ecologistaenaccion.org

Por lo general la TRE real de estas fuentes serán menor que las indicadas, ya que tanto la energía invertida en crear y mantener la infraestructura del proceso no está incluida.

En los últimos años y debido a la constatación del Peak Oil, se comienza a hablar de nuevos hallazgos de recursos fósiles de extracción no convencional como el gas de esquisto, arenas bituminosas,etc. que aunque ya eran conocidos no eran explotados comercialmente, debido a problemas medioambientales y también en gran parte a su menor TRE comparada con los crudos convencionales.

1 comentario:

Anónimo dijo...

Gracias por tu labor de difusiòn. muy bien explicado. Saludos.

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