Obținem mai multă energie utilă din surse regenerabile decât din combustibilii fosili

Nu este nevoie de multă energie pentru a scoate cărbune sau pentru a pompa ulei din pământ. În schimb, majoritatea surselor regenerabile de energie implică obținerea și rafinarea resurselor, producție sofisticată și instalare. Așadar, la prima vedere, când vine vorba de energia folosită pentru a obține mai multă energie – randamentul energetic al investiției – combustibilii fosili par a fi un câștigător clar. Acest lucru i-a determinat pe unii să susțină că tranziția către surse regenerabile va crea o scădere generală a producției nete de energie, pe care nimeni nu este interesat să o vadă.

Un nou studiu realizat de cercetătorii de la Universitatea din Leeds din Marea Britanie sugerează însă că acest lucru nu este deloc o preocupare – în majoritatea țărilor, sursele regenerabile produc deja mai multă energie netă decât combustibilii fosili pe care îi înlocuiesc. Cheia pentru a înțelege de ce este că este mult mai ușor să faci lucruri utile cu electricitatea decât cu o bucată de cărbune sau un glob de țiței.

Eficiență energetică și utilitate

Ideea de bază din spatele noii lucrări este că, în timp ce extragerea combustibililor fosili este ieftin din punct de vedere energetic, lucrurile care ies din pământ nu sunt gata pentru a fi folosite. Există costuri energetice pentru a transforma într-o formă utilă și pentru a-l transporta acolo unde este nevoie, iar apoi se pierde energie atunci când este folosit. Acest lucru este deosebit de remarcabil pentru utilizări precum motoarele cu ardere internă, unde semnificativ mai puțin de jumătate din energia disponibilă în benzină este de fapt convertită în mișcare.

Așadar, cercetătorii propun o formă alternativă a rentabilității energiei investiției (EROI) – ceva pe care ei o numesc EROI în stadiu util. Aceasta măsoară câtă energie este necesară pentru a pune o unitate de energie să funcționeze într-un mod pe care societatea îl apreciază – încălzirea unei case, mutarea unei mașini, iluminarea unei camere și așa mai departe. Aceasta este, de asemenea, o măsură mai complicată, deoarece depinde de modul în care energia este utilizată, care va varia de la o țară la alta. Deci, chiar dacă gazul natural are același EROI la extracție, va avea EROI-uri diferite în faze utile într-o țară care utilizează în principal gaz pentru încălzire față de una care îl folosește pentru generarea de electricitate, deoarece cele două activități au eficiențe diferite.

Pentru a analiza EROI-uri în stadiu util, cercetătorii s-au bazat pe o publicație anterioară care a calculat ceea ce a numit EROI-uri în stadiul final, care a urmărit energia utilizată pentru a duce o unitate de energie până acolo unde este gata de utilizare – deci, toate costurile energetice ale extracției , procesare și livrare. Aceste informații le-au permis să urmărească această statistică pentru perioada de 50 de ani 1970-2020. Apoi și-au construit propriile lor baza de date privind consumul de energie la nivel de țară. Deoarece sunt disponibile eficiențe tipice ale diferitelor utilizări, le permite să urmărească etapa utilă EROI în fiecare țară pentru care au date.

Singurul lucru care nu include acest lucru este costul energetic al infrastructurii necesare pentru extragerea combustibililor fosili, care, în cazul unor lucruri precum forajul în larg, poate fi semnificativ. Așadar, cercetătorii sugerează că probabil supraestimează EROI-urile în faza utilă pentru combustibilii fosili.

Ineficiențe

Concentrarea pe utilitate face o diferență substanțială. Folosind datele din 2020, EROI final, livrat utilizatorului final al combustibililor fosili este destul de bun, la aproximativ 8,5, ceea ce înseamnă că obțineți aproximativ 8,5 unități de energie pentru fiecare investiție. (Acest lucru este mediat pentru toți combustibilii și utilizările.) Odată ce încercați să faceți ceva util cu el, totuși, scade dramatic, astfel încât EROI-ul util al etapei este de numai aproximativ 3,5. Ceea ce, pentru a fi clar, este rău – vrei să obții cât mai multă energie utilă pentru fiecare unitate de energie pe care o pui în lucruri.

Cu toate acestea, diferiți combustibili au profiluri foarte diferite. Gazele naturale au cel mai mare EROI de treaptă utilă la 9,5, cărbunele este la 7,2, iar produsele petroliere sunt doar 2, ceea ce înseamnă că obținem doar aproximativ de două ori mai multă energie din benzină decât am investit în producerea și utilizarea acesteia. Cele mai multe dintre aceste valori au rămas în mare parte neschimbate în ultimii 50 de ani, cu excepția gazelor naturale, care a înregistrat o scădere dramatică a EROI de pregătire pentru utilizare (posibil din cauza costurilor energetice ale fracking-ului – tendința este cea mai notabilă în 1980), și o scădere mai mică a EROI în stadiu util.

Un mare contributor la aceste valori este modul în care acești combustibili sunt utilizați. De exemplu, EROI de treaptă utilă pentru gazul natural în încălzirea clădirilor este de aproximativ 12, ceea ce înseamnă că poate fi utilizat în mod rezonabil de eficient. Valoarea pentru încălzirea cu produse petroliere este de doar aproximativ 5. Produsele petroliere folosite în propulsia rutieră și feroviară sunt și ele groaznice, fiind puțin peste 2 pentru călătoriile pe calea ferată și sub 2 pentru drumuri.

Energia regenerabilă, în această analiză, se concentrează pe lucruri precum vântul și solarul, care furnizează electroni către rețea (lucruri precum producția de metan din surse regenerabile sunt destul de minore în acest moment). Acestea pot fi folosite pentru lucruri precum încălzirea, tranzitul feroviar și rutier și alte utilizări efectuate de combustibili fosili. Multe dintre aceste utilizări sunt extrem de eficiente – lucruri precum pompele de căldură și motoarele electrice sunt mult mai bune la transformarea energiei în utilitate decât echivalentele lor din combustibili fosili.