El EROI es un concepto familiar para los que estudian la relación entre energía y economía. Una relación que en mi opinión se resume muy bien así: sin energía no hay economía. Tanto es así que incluso la actividad económica consistente en captar energía y ponerla a disposición del sistema económico consume energía. Y aquí es donde entra el EROI, cuyas siglas vienen del inglés Energy Return on Investment (a veces nombrado, más específicamente, ERoEI: Energy Return on Energy Investment). El EROI de un sistema de producción de energía es el cociente entre la cantidad de energía que produce y la cantidad de energía que consume. Se puede referir a cualquier sistema de producción de energía, desde una explotación individual hasta el total del sector de la energía de la economía global. Un EROI de 20:1 o simplemente 20, indica que el sistema a que se refiere consume una unidad de energía por cada 20 que proporciona. Evidentemente, el EROI de un sistema de producción de energía que merezca tal nombre tiene que ser mayor que la unidad.
A pesar de la sencillez de su definición, el EROI es una magnitud muy complicada no ya de determinar sino también de consensuar, ya que no existen criterios metodológicos universalmente aceptados. Con todo, en la literatura pueden encontrarse referencias razonables. Y hay una cuestión que parece fuera de toda duda: el EROI del sistema energético global está disminuyendo a buen ritmo y, a todas luces, esta tendencia va a continuar en el futuro. Esto es así porque las fuentes de energía de EROI alto, que son las más rentables energética y económicamente, son las que hemos utilizado primero y actualmente están en declive. Las fuentes de energía disponibles para sustituirlas tienen EROI mucho más bajo. Sirva como ejemplo el siguiente gráfico, referido a la economía de Estados Unidos, que tomo de un estudio de Charles A.S. Hall, Stephen Balogh y David J.R. Murphy publicado en 2009 en la revista Energies con el sugerente título What is the Minimum EROI that a Sustainable Society Must Have? (los autores concluyen de forma encomiable reconociendo que su estudio no les ha permitido dar una respuesta definitiva a la pregunta que lo titula).
Gráfico 1. Relación entre cantidad de energía utilizada y EROI para las distintas fuentes de energía que utiliza la economía de Estados Unidos. El tamaño y forma de los globos quiere indicar la incertidumbre asociada a la evaluación de ambas magnitudes. Los globos rojos corresponden a la actualidad (el artículo es de 2009) y los de otros colores corresponden a momentos pasados. Fuente: Hall et al. 2009.
En el gráfico vemos, por ejemplo, cómo la producción de petróleo estadounidense ha pasado de un EROI en el entorno de 100:1 a principios del siglo XX a un valor en el entorno de 10 en 2009. Esto se debe sencillamente a que el petróleo fácil es el primero que se extrae. A principios del siglo XX en Estados Unidos el petróleo manaba de pozos someros por su propia presión (yo aquí me acuerdo de la escena de la película Gigante en la que Jett Rink -James Dean- encuentra petróleo). Hoy en día se extrae petróleo de las profundidades del Golfo de México o de entre los poros de rocas pizarrosas mediante costosas tecnologías. Vemos también que las energías llamadas a sustituir a los cada vez menos abundantes y menos baratos combustibles fósiles (eólica, solar) se caracterizan por unos EROI considerablemente bajos.
También me parece una buena referencia sobre EROI el estudio publicado recientemente por Weissbach, Ruprecht, Huke, Czerski, Gottlieb y Hussein en la revista Energy con el título Energy intensities, EROIs and energy payback times of electricity generating power plants. El estudio se centra en los sistemas de producción de electricidad y, también de forma encomiable, pasa revista a las las muchas dificultades metodológicas que existen y hace explícitos los criterios adoptados para el cálculo. Es interesante que para las fuentes de energía intermitentes (solar y eólica principalmente) diferencia entre un EROI directo y otro que tiene en cuenta los sistemas de almacenamiento necesarios para alcanzar el mismo nivel de disponibilidad que las energías regulables. El gráfico siguiente muestra los valores de EROI que proponen.
Gráfico 2. EROI para distintos sistemas de generación eléctrica. Las barras azules ("unbuffered") se refieren al valor directo y las amarillas ("buffered") consideran el coste energético de los sistemas de almacenamiento necesarios para poder aprovechar toda la energía producida en el momento en que se requiere. Los sistemas de generación eléctrica analizados son, de izquierda a derecha: fotovoltaica (instalación sobre tejados en Alemania), biogás (a partir de maíz), eólica (terrestre en ubicación favorable), solar térmica (en zona desértica, conexión con red de consumo no incluida), turbina de gas de ciclo combinado, carbón (no incluye el transporte), hidroeléctrica de tamaño medio y nuclear. Fuente: Weissbach et al. 2013.
Es interesante cotejar las diferencias: Weissbach et al. atribuyen un EROI de 75:1 a la nuclear, que en el gráfico de Hall et al. está por la zona de los 10:1. Hall et al. se refiere a Estados Unidos y Weissbach et. al. estudian casos concretos que consideran representativos en general, pero aún así la diferencia me parece excesiva. Definitivamente, la energía nuclear parece destinada a la polémica.
Pero en lo que coinciden ambos estudios, y creo que cualquier otro que sea razonable, es en que las energías "alternativas" tienen valores de EROI bajos. Las energías "alternativas" son las llamadas a sustituir a los combustibles fósiles convencionales, no ya porque nos demos cuenta de una vez de que necesitamos reducir la severidad del cambio climático que se nos avecina sino simplemente porque la disponibilidad de combustibles fósiles convencionales está cada vez más lejos de cubrir las necesidades energéticas de la economía actual. También podríamos obviar por completo el cambio climático y echarnos en los brazos de los combustibles fósiles no convencionales (gas de esquisto, petróleo de formaciones compactas, arenas bituminosas, etc.), pero entonces estaríamos en las mismas: el EROI de todas estas fuentes de energía oscila entre 2:1 y 10:1, es decir, muy por debajo del EROI del sistema energético actual, que debe de estar en algún punto entre 25:1 y 50:1.
Parece, pues, que estamos abocados a tener que arreglárnoslas con fuentes de energía de EROI bajo. ¿Cuál es el problema? Uno podría pensar que cualquier EROI razonablemente por encima de 1:1 es suficiente para obtener energía neta y, por tanto, para mantener todo el tinglado funcionando. Sin embargo, muchos estudiosos ven en esto un problema serio y yo creo que tienen un punto de razón. Tratemos de verlo mediante el siguiente ejercicio mental: supongamos que la economía actual funciona con un EROI de 40:1 e imaginemos que tenemos que hacerla funcionar con un EROI de 4:1, un valor bastante verosímil para una economía basada en energías renovables.
Asignemos un valor arbitrario de 1000 al consumo total de energía de la economía actual. Con un EROI de 40:1 quiere decir que 1000/40=25 unidades se utilizan para producir energía y ponerla a disposición de la economía. Las 975 unidades restantes se emplean en todo lo demás: fabricar bienes de consumo y distribuirlos, producir alimentos y distribuirlos, viajar, climatizar e iluminar viviendas y edificios, mantener funcionando internet, alumbrar las calles, hacer funcionar las instalaciones de hospitales, escuelas, comercios, almacenes, construir y mantener infraestructuras, instalaciones industriales, etc., etc., etc. Es decir: disponemos de 975 unidades de energía para "lo que de verdad importa". En la nueva situación, aunque el EROI sea un exiguo 4:1, no queremos renunciar a nada de lo anterior. Así que, en principio, necesitaríamos las mismas 975 unidades de energía para lo que de verdad importa. Pero con un EROI de 4:1, de cada 4 unidades de energía sólo 3 son para lo que de verdad importa: la otra hace falta para conseguir energía. Así que nos hacen falta 975/3=325 sólo para mantener funcionando el sistema energético. En total, necesitaremos 975+325=1300 unidades de energía, un 30% más que en la situación original. Bueno, con esto ya contábamos: nuestro sistema energético ahora come más.
Pero dar de comer al sistema energético no sale gratis. Una economía que mueve 1300 unidades de energía es una economía más grande que una economía que mueve sólo 1000. Más o menos un 30% más grande. Piénsese que necesitaremos fabricar, instalar y mantener un porrón de, por ejemplo, aerogeneradores. Es decir: necesitaremos una cantidad de capital físico mucho mayor (ese porrón de aerogeneradores que antes no necesitábamos, las fábricas para construirlos, la maquinaria para transportarlos e instalarlos, etc.) y, además, tomarnos la molestia de mantenerlo. Pero todas estas molestias no redundarán en una mayor producción de bienes y servicios de consumo: todo esto lo hacemos sólo para mantener las 975 unidades de energía que necesitamos para nuestro uso y disfrute.
Aquí uno podría pensar: bueno, siempre podemos utilizar la energía de forma más eficiente. En efecto, si incrementamos la eficiencia energética en, por ejemplo, un 30%, necesitaremos 975/1.3=750 unidades de energía para lo que de verdad importa. Con un EROI de 4:1 necesitaremos 250 más para conseguirlas, lo que en total suma las mismas 1000 unidades de energía del principio. Esto está muy bien, pero aumentar la eficiencia energética requiere, de nuevo, la aplicación de capital físico (sustituir equipos por otros más eficientes, aislamiento térmico, etc.) y si lo que necesitamos es un aumento de eficiencia energética del 30%, me temo que esta aplicación de capital ha de ser enorme. Y aun así, seguiremos necesitando un porrón de aerogeneradores: no en vano estamos destinando 250 unidades de energía a fabricarlos, instalarlos y mantenerlos. Y esto es lo que me parece más relevante: sea cual sea el nivel de eficiencia energética que alcancemos, el sector de la energía absorberá una parte mucho mayor de los recursos productivos disponibles (capital y trabajo si nos ceñimos a la visión clásica, y también recursos naturales si ampliamos un poco el horizonte). En una primera aproximación podemos estimar que en el sector de la energía necesitará el 25% de la capacidad productiva de la economía (va a mover el 25% de la energía disponible) cuando antes necesitaba sólo el 2,5%. Estos recursos tendrán que detraerse del otro sector de la economía, es decir, el sector de lo que de verdad importa.
Y aquí uno podría pensar: bueno, siempre podemos ser más eficientes en los procesos productivos. Por ejemplo, si aumentamos la productividad del trabajo en, digamos, un 30%, podremos producir las mismas unidades de lo que de verdad importa con un 30% menos de horas de trabajo. De este modo liberaríamos la mano de obra necesaria para fabricar, instalar y mantener ese porrón de aerogeneradores. Y es verdad, pero los aumentos de productividad sustanciosos (y un 30% es muy sustancioso) suelen lograrse a base de sustituir trabajo humano por maquinaria y sistemas de información, es decir, aplicando capital y utilizando más energía. Y capital y energía son precisamente las dos cosas que nos vienen faltando desde el momento en que estamos considerando un escenario de disminución del EROI.
En definitiva: las cuentas no cuadran. Con menos EROI tenemos que destinar más energía, más capital y más trabajo a conseguir energía, así que será complicado que no nos veamos forzados a dedicar menos de las tres cosas a lo que de verdad importa. Todo apunta a que sería muy difícil de evitar una buena dosis de empobrecimiento material. Y de mantenerse en la senda del crecimiento ni hablamos...
Fuentes:
El artículo de Hall et al. se puede encontrar aquí.
El artículo de Weissbach et al. se puede adquirir aquí. Una versión "pre-print" de acceso libre se puede encontrar aquí.
A pesar de la sencillez de su definición, el EROI es una magnitud muy complicada no ya de determinar sino también de consensuar, ya que no existen criterios metodológicos universalmente aceptados. Con todo, en la literatura pueden encontrarse referencias razonables. Y hay una cuestión que parece fuera de toda duda: el EROI del sistema energético global está disminuyendo a buen ritmo y, a todas luces, esta tendencia va a continuar en el futuro. Esto es así porque las fuentes de energía de EROI alto, que son las más rentables energética y económicamente, son las que hemos utilizado primero y actualmente están en declive. Las fuentes de energía disponibles para sustituirlas tienen EROI mucho más bajo. Sirva como ejemplo el siguiente gráfico, referido a la economía de Estados Unidos, que tomo de un estudio de Charles A.S. Hall, Stephen Balogh y David J.R. Murphy publicado en 2009 en la revista Energies con el sugerente título What is the Minimum EROI that a Sustainable Society Must Have? (los autores concluyen de forma encomiable reconociendo que su estudio no les ha permitido dar una respuesta definitiva a la pregunta que lo titula).
En el gráfico vemos, por ejemplo, cómo la producción de petróleo estadounidense ha pasado de un EROI en el entorno de 100:1 a principios del siglo XX a un valor en el entorno de 10 en 2009. Esto se debe sencillamente a que el petróleo fácil es el primero que se extrae. A principios del siglo XX en Estados Unidos el petróleo manaba de pozos someros por su propia presión (yo aquí me acuerdo de la escena de la película Gigante en la que Jett Rink -James Dean- encuentra petróleo). Hoy en día se extrae petróleo de las profundidades del Golfo de México o de entre los poros de rocas pizarrosas mediante costosas tecnologías. Vemos también que las energías llamadas a sustituir a los cada vez menos abundantes y menos baratos combustibles fósiles (eólica, solar) se caracterizan por unos EROI considerablemente bajos.
También me parece una buena referencia sobre EROI el estudio publicado recientemente por Weissbach, Ruprecht, Huke, Czerski, Gottlieb y Hussein en la revista Energy con el título Energy intensities, EROIs and energy payback times of electricity generating power plants. El estudio se centra en los sistemas de producción de electricidad y, también de forma encomiable, pasa revista a las las muchas dificultades metodológicas que existen y hace explícitos los criterios adoptados para el cálculo. Es interesante que para las fuentes de energía intermitentes (solar y eólica principalmente) diferencia entre un EROI directo y otro que tiene en cuenta los sistemas de almacenamiento necesarios para alcanzar el mismo nivel de disponibilidad que las energías regulables. El gráfico siguiente muestra los valores de EROI que proponen.
Es interesante cotejar las diferencias: Weissbach et al. atribuyen un EROI de 75:1 a la nuclear, que en el gráfico de Hall et al. está por la zona de los 10:1. Hall et al. se refiere a Estados Unidos y Weissbach et. al. estudian casos concretos que consideran representativos en general, pero aún así la diferencia me parece excesiva. Definitivamente, la energía nuclear parece destinada a la polémica.
Pero en lo que coinciden ambos estudios, y creo que cualquier otro que sea razonable, es en que las energías "alternativas" tienen valores de EROI bajos. Las energías "alternativas" son las llamadas a sustituir a los combustibles fósiles convencionales, no ya porque nos demos cuenta de una vez de que necesitamos reducir la severidad del cambio climático que se nos avecina sino simplemente porque la disponibilidad de combustibles fósiles convencionales está cada vez más lejos de cubrir las necesidades energéticas de la economía actual. También podríamos obviar por completo el cambio climático y echarnos en los brazos de los combustibles fósiles no convencionales (gas de esquisto, petróleo de formaciones compactas, arenas bituminosas, etc.), pero entonces estaríamos en las mismas: el EROI de todas estas fuentes de energía oscila entre 2:1 y 10:1, es decir, muy por debajo del EROI del sistema energético actual, que debe de estar en algún punto entre 25:1 y 50:1.
Parece, pues, que estamos abocados a tener que arreglárnoslas con fuentes de energía de EROI bajo. ¿Cuál es el problema? Uno podría pensar que cualquier EROI razonablemente por encima de 1:1 es suficiente para obtener energía neta y, por tanto, para mantener todo el tinglado funcionando. Sin embargo, muchos estudiosos ven en esto un problema serio y yo creo que tienen un punto de razón. Tratemos de verlo mediante el siguiente ejercicio mental: supongamos que la economía actual funciona con un EROI de 40:1 e imaginemos que tenemos que hacerla funcionar con un EROI de 4:1, un valor bastante verosímil para una economía basada en energías renovables.
Asignemos un valor arbitrario de 1000 al consumo total de energía de la economía actual. Con un EROI de 40:1 quiere decir que 1000/40=25 unidades se utilizan para producir energía y ponerla a disposición de la economía. Las 975 unidades restantes se emplean en todo lo demás: fabricar bienes de consumo y distribuirlos, producir alimentos y distribuirlos, viajar, climatizar e iluminar viviendas y edificios, mantener funcionando internet, alumbrar las calles, hacer funcionar las instalaciones de hospitales, escuelas, comercios, almacenes, construir y mantener infraestructuras, instalaciones industriales, etc., etc., etc. Es decir: disponemos de 975 unidades de energía para "lo que de verdad importa". En la nueva situación, aunque el EROI sea un exiguo 4:1, no queremos renunciar a nada de lo anterior. Así que, en principio, necesitaríamos las mismas 975 unidades de energía para lo que de verdad importa. Pero con un EROI de 4:1, de cada 4 unidades de energía sólo 3 son para lo que de verdad importa: la otra hace falta para conseguir energía. Así que nos hacen falta 975/3=325 sólo para mantener funcionando el sistema energético. En total, necesitaremos 975+325=1300 unidades de energía, un 30% más que en la situación original. Bueno, con esto ya contábamos: nuestro sistema energético ahora come más.
Pero dar de comer al sistema energético no sale gratis. Una economía que mueve 1300 unidades de energía es una economía más grande que una economía que mueve sólo 1000. Más o menos un 30% más grande. Piénsese que necesitaremos fabricar, instalar y mantener un porrón de, por ejemplo, aerogeneradores. Es decir: necesitaremos una cantidad de capital físico mucho mayor (ese porrón de aerogeneradores que antes no necesitábamos, las fábricas para construirlos, la maquinaria para transportarlos e instalarlos, etc.) y, además, tomarnos la molestia de mantenerlo. Pero todas estas molestias no redundarán en una mayor producción de bienes y servicios de consumo: todo esto lo hacemos sólo para mantener las 975 unidades de energía que necesitamos para nuestro uso y disfrute.
Aquí uno podría pensar: bueno, siempre podemos utilizar la energía de forma más eficiente. En efecto, si incrementamos la eficiencia energética en, por ejemplo, un 30%, necesitaremos 975/1.3=750 unidades de energía para lo que de verdad importa. Con un EROI de 4:1 necesitaremos 250 más para conseguirlas, lo que en total suma las mismas 1000 unidades de energía del principio. Esto está muy bien, pero aumentar la eficiencia energética requiere, de nuevo, la aplicación de capital físico (sustituir equipos por otros más eficientes, aislamiento térmico, etc.) y si lo que necesitamos es un aumento de eficiencia energética del 30%, me temo que esta aplicación de capital ha de ser enorme. Y aun así, seguiremos necesitando un porrón de aerogeneradores: no en vano estamos destinando 250 unidades de energía a fabricarlos, instalarlos y mantenerlos. Y esto es lo que me parece más relevante: sea cual sea el nivel de eficiencia energética que alcancemos, el sector de la energía absorberá una parte mucho mayor de los recursos productivos disponibles (capital y trabajo si nos ceñimos a la visión clásica, y también recursos naturales si ampliamos un poco el horizonte). En una primera aproximación podemos estimar que en el sector de la energía necesitará el 25% de la capacidad productiva de la economía (va a mover el 25% de la energía disponible) cuando antes necesitaba sólo el 2,5%. Estos recursos tendrán que detraerse del otro sector de la economía, es decir, el sector de lo que de verdad importa.
Y aquí uno podría pensar: bueno, siempre podemos ser más eficientes en los procesos productivos. Por ejemplo, si aumentamos la productividad del trabajo en, digamos, un 30%, podremos producir las mismas unidades de lo que de verdad importa con un 30% menos de horas de trabajo. De este modo liberaríamos la mano de obra necesaria para fabricar, instalar y mantener ese porrón de aerogeneradores. Y es verdad, pero los aumentos de productividad sustanciosos (y un 30% es muy sustancioso) suelen lograrse a base de sustituir trabajo humano por maquinaria y sistemas de información, es decir, aplicando capital y utilizando más energía. Y capital y energía son precisamente las dos cosas que nos vienen faltando desde el momento en que estamos considerando un escenario de disminución del EROI.
En definitiva: las cuentas no cuadran. Con menos EROI tenemos que destinar más energía, más capital y más trabajo a conseguir energía, así que será complicado que no nos veamos forzados a dedicar menos de las tres cosas a lo que de verdad importa. Todo apunta a que sería muy difícil de evitar una buena dosis de empobrecimiento material. Y de mantenerse en la senda del crecimiento ni hablamos...
Fuentes:
El artículo de Hall et al. se puede encontrar aquí.
El artículo de Weissbach et al. se puede adquirir aquí. Una versión "pre-print" de acceso libre se puede encontrar aquí.
Me ha gustado este artículo, pero creo que hay 2 elementos que no tiene en cuenta. Por un lado, la actual evolución de la actual sociedad de consumo apunto hacia un mayor consumo energético por persona, debido a que los productos que consumimos son cada vez más sofisticados funcionalmente a costa de un mayor consumo energético pero su evolución a nivel de eficiencia energética es mucho menor.
ResponderEliminarPero, por otro lado, hay un lugar para la esperanza: Si bien nuestra demanda de bienes de producción es cada vez mayor, también es cierto que es muy ineficiente. Nuestro sistema económico es ineficiente porque las empresas no producen para proporcionar productos eficientes económicamente (que duren mucho para lo que cuestan) sino todo lo contrario: Se produce con la intención de que haya que tirar el producto y comprar un repuesto con rapidez. Esto hace que, por ejemplo, los automóbiles se fabriquen con la intención de que se renueven cada 5 años de media cuando podrían fabricarse para renovarse cada 20 años y en todo caso hacer renovaciones parciales cada 5. ¿qué necesidad hay de comprar un coche nuevo entero cada 5 años cuando la única innovación vendrá en algunos aspectos del motor?. Si renováramos el coche cada 50 años y sólo las piezas necesarias cuando haya modelos mejores, en lugar de emplear un X% de nuestros ingresos a fabricar y comprar un coche, podríamos dedicar sólo un X/5% de dichos ingresos. Y eso es aplicable a casi todo en general. Dicho de otra forma: La solución del problema energético podría tener como componente la racionalización del sistema económico - productivo de forma que se dejara de producir sólo para obligar a comprar de nuevo
Gracias por tu comentario, Darío.
EliminarTienes toda la razón, eliminar la obsolescencia programada (y la percibida) podría darnos mucho margen para reducir el consumo de recursos sin renunciar a nada. Lo que no sé es cómo se hace.
Respecto a la primera cosa que citas, también es verdad, pero en esa misma línea hay más cosas que he omitido en el artículo simplemente por no complicarlo demasiado. Estas dos son también relevantes: a) miles de millones de personas aspiran a los estándares de consumo de los países desarrollados y b) la población no para de crecer.