Todas las
actividades económicas, tanto productivas como de consumo, requieren insumos de
energia. Hasta la primera crisis del petróleo de 1973, la aparentemente
ilimitada oferta de combustibles fósiles de bajo costo hizo posible que las
teorías y modelos que nos ha propuesto la economía moderna ignorasen la crucial
contribución que los excedentes de energía disponibles desempeñan en los
procesos de crecimiento económico y de creación de riqueza. La energía no era
considerada un factor de producción, sino un “commodity” disponible a
perpetuidad en los mercados internacionales. Este punto de vista hoy se ha
vuelto obsoleto.
Definimos
el “excedente de energía”, o “energía neta “,de un proceso destinado a
producirla, como el superávit de energía que queda disponible después dededucir
el costo energético de obtenerla. Una medida útil en el análisis delos
excedentes de energíade las diversas fuentes de energía es el indicador EROI
[“EnergyReturnOnEnergyInvested”]. EROI se define como la razón entre la energía
obtenida en una actividad destinada a producirla y la energía invertida en
dicho proceso (ejemplo: un EROI de 8:1 atribuido a la extracción de petróleo
del petróleo en los EE.UU. significa que para extraer 8 barriles de petróleo es
necesario gastar el equivalente energético de 1 barril de petróleo, vale decir,
1.4 millones de Kcal). Convencionalmente, este indicador es medido en la boca
del pozo de petróleo o en la de la mina de carbón, vale decir, en el propio
sitio donde la energía ha sido extraída o producida(EROI st-“standard”). Cabe
destacar que hoy se estudian métodos alternativos de medición, que incluyen los
gastos energéticos incurridos en actividades complementarias de la producción,
tales como (a) usos de energía en el sitio del proyecto no directamente
relacionados con la extracción[ejemplo: energía gastada en el transporte
interno del personal, equipos y
materiales en el sitio del proyecto, así como en facilitar la
habitabilidad de todas las instalaciones (iluminación, calefacción,
alimentación/cocinas, refrigeración, entre otras)]; (b) energía gastada en extraer,
refinar y transportar el combustible hasta el lugar de uso final (EROI
pou-“point of use”);y (c) energía requerida para extraer, refinar, transportar
y finalmente usar la energía obtenida (EROI ext-“extended”).
Como
ilustración, indiquemos cual seria el EROI mínimo para alcanzar la condición de
equilibrio (“break-even”) energético en el caso del petróleo convencional,
según las tres metodologías de medición
mencionadas.
Tipo de EROI EROIMinimo Requerido
EROI st
1.1:1
EROI pou
1.5:1
EROI ext 3.3:1
EROI st nos
dice que si obtenemos menos de 1.1 barril de petróleo por cada barril gastado
en la obtención [en el sitio del proyecto], la respectiva fuente de energía
deja de serla y debe ser abandonada.
EROI pou
nos indica que debemos obtener, a lo menos, 1.5 barriles por cada barril de
petróleo gastado en la obtención, refinación y transporte del recurso hasta el
sitio de uso final.
Finalmente, EROI ext nos dice que la citada fuente de energía
no es socialmente útil sino nos proporciona 3.3 barriles por cada barril
gastado en la extracción, la refinación, el transporte hasta el lugar de uso y en
las actividades asociadas al uso final del combustible.
A
continuación, se indican los valores típicos estimados del indicador EROI, en
su versión convencional (EROI st), en los EE.UU y en el mundo, para diversas
fuentes de energía (Lambert et al., 2012).
Energías No Renovables
Petróleo (valor medio mundial, en el año
1999)[1] 35:1
Petróleo (valor medio mundial, 2006) 18:1 (fuerte
reducción en 7 años)
Petróleo (producción, EE.UU.,1970) 30:1
Petróleo (EE.UU.,valor máximo ,2005) 11:1 (fuerte
reducción en 35 años )
Petróleo (EE.UU.,valorminimo, 2005) 8:1 (fuerte
reducción en 35 años)
Carbón (EE.UU.,en bocamina, 1930) 80:1
Carbón (EE.UU.,en bocamina, 1970) 30:1(fuerte reducción en 40 años)
Gas Natural (en el pozo,2007) 10 a
80:1
Petróleo de esquistos (“shale oil”,2007 )
5:1
Petróleo de areniscas (“tarsands”, Canada,2012) 3:1
Energía Nuclear (2007)[2]
15 a 50:1
Energías Renovables
Energía Hidroeléctrica ( 2007)
>100:1
Energía Eólica (2007) [3] 18:1
Energía Solar(2004) :
Panel para calentar agua[4] 8:1
Colector concentrador [5] 1.6:1
Panel Fotovoltaico
7:1
Etanol (de caña de azúcar, Brasil) 0.8 a 1.7:1
Etanol (de maíz, EE.UU)
0.8 a 1.6:1
Notas al pie de página
[1] Los EROI indicados para el petróleo, el gas
natural y el carbón se refieren a las actividades de extracción
(producción).
[2] Kummel (2011) entrega indicadores EROI
comprendidos entre 30:1 y 200:1 para el proceso de extracción del mineral de
Uranio 238, medidos en la propia mina. Para el proceso de enriquecimiento,
necesario para disponer del recurso fisionable (Uranio 235), los respectivos
EROI están comprendidos entre 12:1 y 170:1. Para la generación termonuclear de
electricidad, a partir de Uranio 235, los EROI varían entre 4:1 y 68:1, con un
valor promedio de 36:1.
[3] Corresponde al EROI promedio de la conversión
directa de energía eólica en electricidad.
[4] Valor correspondiente a agua caliente de
alta temperatura. Kummel(op.cit.) entrega EROI comprendidos entre 30:1 y 50:1
para producir exclusivamente agua tibia. Para sistemas de calefacción domestica
basados en la utilización directa de la energía solar los correspondientes EROI
están comprendidos entre 5:1 y 10:1.
[5] Energía eléctrica obtenida mediante
concentración de energía solar mediante espejos /generación de vapor de agua de
alta presión/ turbina/generador eléctrico. Kummel(op.cit.) entrega EROI
comprendidos entre 4:1 y 10:1.
Los EROI
indicados nos muestran (a) que los valores mas altos corresponden a las
energías hidroeléctrica, nuclear y de los combustibles fósiles convencionales,
en tanto que los de las fuentes de
energía renovable (salvo la hidroeléctrica), así como los de los de los
combustibles fósiles no convencionales (como el petróleo de esquistos y el de
areniscas bituminosas) son significativamente menores. Otra importante
excepción es la energía eólica, cuyo EROI
es igual al valor medio mundial asignado al petróleo en 2006 y superior
al del petróleo extraído actualmente desde yacimientos localizados en los
EE.UU, aunque inferior a los valores medios del EROI del carbón y del gas
natural; (b) los indicadores EROI, tanto del petróleo como del carbón, han
venido decreciendo significativamente en el tiempo, validando el principio de “bestfirst” (primero se explota el mejor
recurso disponible) que el pensador ingles David Ricardo formulo a comienzos de
la Revolución Industrial. Según la aplicación moderna de este principio, los yacimientos de
petróleo y de carbón más abundantes y de mas fácil acceso, así como los
yacimientos minerales de leyes mas elevadas, son siempre explotados antes que
los de mas difícil acceso y menos productivos, dado que ofrecen menores costos
de prospección y extracción y rendimientos económicos más elevados; (c) tanto el EROI del petróleo extraído de
esquistos, como el del extraído de areniscas, son significativamente menores
que el del petróleo convencional y considerablemente mas reducidos que el del
carbón; (d) el EROI de la energía solar fotovoltaica es 2.5 veces menor que el
de la energía eólica, pero cerca de 1.5 veces mayor que el del petróleo de
esquistos; (d)dependiendo de la forma de explotación, el EROI del combustible
etanol (alcohol etílico), obtenido a partir de caña de azúcar o de granos de
maíz, puede ser menor que 1:1 (implicando una energía neta negativa) y (e) los
EROI mas bajos que el del petróleo convencional (obtenido en EE.UU., 2005) corresponden,
en orden decreciente, ala actividad de calentamiento de agua mediante paneles
solares, a la energía eléctrica obtenida mediante paneles fotovoltaicos, al
petróleo de esquistos, al petróleo de areniscas, a la energía eléctrica
obtenida mediante tecnologías de concentración de la energía solar y al etanol derivado de maíz o de caña de
azúcar.
Las fuentes
de energía con EROI mas elevados son más apetecidas por la sociedad industrial
que las de EROI mas reducidos, dado que estos
se traducen necesariamente en menores rendimientos productivos, en
costos unitarios de producción mas elevados y, usualmente, en procesos de
extracción que causan mayores daños al medio ambiente. Una sociedad que depende
de excedentes de energía de bajo costo para mantener elevadas tasas de
crecimiento económico y altos niveles de vida requiere disponer de fuentes de energía
con EROI elevados. El petróleo, el gas natural y el carbónhan satisfecho
durante dos siglos y medio el citado requerimiento. Pero los “stocks “de estos
combustibles fósiles son, por definición, finitos y, en consecuencia, sus
respectivas tasas anuales de consumo no podrán mantenerse indefinidamente en los niveles actuales. Por
otra parte, las energías renovables, con excepción de la energía hidroeléctrica,
son generalmente menos concentradas y poseen EROI significativamente menores
que los de los combustibles fósiles. Si las fuentes disponibles con elevadas energías
netas entran en fases declinantes y las fuentes alternativas de energía no
ofrecen las condiciones necesarias para reemplazar a los combustibles fósiles, especialmente
en el sector del transporte, la
consecuencia inevitable será una necesaria, y posiblemente dolorosa,
reestructuración económica y energética de la sociedad industrial que haga
posible su adaptación a la menor disponibilidad de excedentes de energía.
Indicadores
EROI declinantes de las principales fuentes fósiles de energía que, en
conjunto, representan el 86% del consumo mundial de energía están causando que
las sociedades modernas deban, necesariamente, destinar una proporción
creciente de su producción total de energía alas actividades de prospección,
extracción y procesamiento de los recursos energéticos necesarios. Esta
creciente escasez de excedentes de energía limita la disponibilidad de recursos
financieros que las sociedades deben destinar a la inversión y al consumo en
otras actividades sociales esenciales, tales como infraestructura, salud,
educación, seguridad social, arte y cultura, entre otras. Cuatro de las cinco
recesiones económicas de alcance mundial ocurridas, a contar de la de 1973,se
explican -en buena medida- por condiciones de escasez de petróleo convencional
de bajo EROI(Lambert et al., 2012).
Las sociedades
modernas que en nuestra época han comprendido la fuerte relación de dependencia
que existe entre crecimiento económico y
disponibilidad de excedentes de energía debaten intensamente acerca de los
decliniostanto de la calidad como de las tasas anuales de producción de los
diversos combustibles fósiles-tanto
convencionales como no convencionales- [ reiteramos que el debate no se centra necesariamente en el tamaño de las reservas
“in situ” que aun se encuentran en el subsuelo] y de los posibles impactos que
tales declinios amenazan provocar en la prosperidad y calidad de vida de
nuestras sociedades.En tal debate predominan los argumentos basados en el
concepto de EROI. Inexplicablemente, en el debate sobre la estructura de la
matriz energética que hoy tiene lugar en nuestro país este importante concepto
aun esta ausente. Confiamos en que este trabajo pueda contribuir, en alguna
medida, a la difusión de su uso.
Hernan Lafourcade Jimenez
Ingeniero Civil Industrial
Socio Nº3723-K
Referencias.
·
Lambert, Jessica; Hall,
Charles; Balogh, Steve; Poisson,Alex y Gupta,Ajay ,”EROI of Global Energy
Resources”-Preliminary Status and Trends, State University of New York, 2012.
·
Kummel, Reiner,” The Second Law
Of Economics: Energy, Entropy and the Origin of Wealth”, Springer, New York,
2011.
No hay comentarios:
Publicar un comentario