Como ya sabemos, mientras que la materia puede ser sometida a un proceso de reciclaje más o menos complejo y costoso tanto en términos monetarios como energéticos y/o materiales o de emisiones, la energía no, ya que está sometida a la Segunda Ley de la Termodinámica. En un contexto de cambio global, es necesario usar menos energía, en términos absolutos, así como emplear del modo más eficiente posible sólo aquella que es inevitable consumir para contribuir menos al cambio climático y al agotamiento de los recursos naturales de carácter energético.
Esta semana traemos a colación precisamente el concepto de eficiencia energética y una de sus medidas: la Tasa de Retorno Energético (TRE, en adelante) o EROI/EROEI (Energy Return on Energy Investment, en inglés). Para trabajar con la TRE, aprovecharemos el material de la bitácora alemana Planet-N, formado por un grupo de jóvenes comprometidos con la Educación para la sostenibilidad en Alemania.
En concreto, se desarrollará el módulo titulado EROI: Una medida de la eficiencia energética, ¿Qué tipo de inversiones son relevantes para nuestro futuro?, que se encuentra dentro del tema Energía y la materia Física de la bitácora alemana.
Ficha técnica
Etapa: Educación Secundaria y Bachillerato.
Materias: Física y Química, Biología y Geología, Biología, Geología y Ciencias, Geología y Ciencias Ambientales, Física, Tecnología, Tecnología y Digitalización, Tecnología e Ingeniería, Economía y Matemáticas.
Objetivos: Esta unidad de aprendizaje pretende que el alumnado:
- Conozca la TRE y su forma general de cálculo, así como el concepto de energía neta.
- Sepa aplicar el concepto de TRE y hacer comparaciones entre distintos tipos de energía.
- Entienda las repercusiones de este concepto en el desarrollo de políticas ambientales y energéticas.
Contenidos y desarrollo de la técnica:
El módulo está organizado en tres grandes tareas, con el siguiente orden que figura a continuación.
La Tarea 1 pretende dar a conocer el concepto, y practicar en base a su definición. Consiste en leer un texto (a continuación), observar un gráfico (inmediatamente después) y contestar tres preguntas (al final).
La Tasa de Retorno Energético (TRE)
La TRE (Tasa de Retorno energético) es una medida de la eficiencia energética. Indica cuántas unidades de energía obtengo cuando invierto una unidad de energía.
TRE= (Energía obtenida)/(Energía necesaria para obtener energía)
Por ejemplo, una TRE de 10 significa que tengo que invertir 1 unidad de “petróleo” (por ejemplo, para alimentar las máquinas que bombean el petróleo del suelo) para obtener 10 unidades de “petróleo” nuevo. Si sólo necesito 1 unidad de 10 unidades de energía total para conseguir 10 nuevas unidades de ‘petróleo’, puedo utilizar las otras 9 para hacer otras tareas: fabricar bienes de consumo, alimentar el autobús que me lleva por la ciudad, hacer funcionar un televisor, etc.
Por tanto, una TRE de 10 significa que la sociedad/la economía sólo tiene que utilizar 1/10 de su energía para volver a generar “nueva” energía. La energía “neta” disponible para la sociedad es, por tanto, 9 (de 10 unidades de energía) en nuestro ejemplo. Sin embargo, si la TRE disminuye, por ejemplo, de 10 a 5, esto tiene consecuencias: si la sociedad sigue invirtiendo sólo 1 unidad de energía, entonces sólo obtendrá 5 unidades de energía en lugar de 10 como antes, por lo que dispondrá de mucha menos energía. Para tener la misma energía total que antes (es decir, 10), la sociedad/economía debe invertir ahora 2 unidades de energía. Esto significa que: (1) el sector de la economía responsable de la producción de energía crece, y más personas tienen que trabajar en este sector, y (2) la energía neta de la sociedad ha disminuido: en realidad sólo puede utilizar 8 de cada 10 unidades de energía para otras cosas.
(traducción y edición en alemán: H. Fisher).
Las tres preguntas que se plantean con respecto al texto son las siguientes:
Pregunta 1. Supongamos que la sociedad tiene un consumo total de energía de 1.000 unidades energéticas al año. Con una TRE de 10, ¿cuál es la cantidad de energía que necesita el sector energético para volver a producir 1.000 unidades de energía durante el próximo año?
a) 100
b) 10
c) 500
Solución: 1.000/10 = 100
Pregunta 2. Supongamos que la TRE baja de 10 a 2. ¿Qué porcentaje de la economía pertenecía antes al sector energético (= sector que extrae energía)? ¿Qué porcentaje es ahora?
a) 20% -> 10%
b) 10 % -> 20%
c) 10% -> 50%
Solución: c) con una TRE de 10 [Energía (sector energético)/energía (toda la economía): 100/1000 = 10%, con una TRE de 2: 500/1000 = 50%]
Pregunta 3. Cuanto más alta es la TRE… (escoge la opción correcta):
a) Peores son las consecuencias de la producción de energía para el medio ambiente.
b) Mayor es la cantidad de energía que se puede utilizar para los estilos de vida de alto consumo energético.
c) Menos energía queda para los servicios esenciales, como la asistencia sanitaria.
Solución: b.
La Tarea 2 (Tasa de Retorno Energético y Energía Neta) tiene que ver con el concepto de energía neta, una idea complementaria a la de EROI, y que hace referencia a la diferencia entre la energía obtenida y la energía invertida. A este respecto se plantea una pregunta:
Pregunta. Supongamos que la sociedad dispone actualmente de 1.000 unidades de energía y la TRE es de 10.
a) Calcula la energía neta que la sociedad puede utilizar, por ejemplo, para producir cosas o para hacer funcionar un sistema educativo y sanitario.
Solución: Energía neta = Energía total – Inversión en energía = 1.000 – 100 = 900 unidades de energía
b) Supongamos que la TRE baja de 10 a 2. ¿Cuánto debe aumentar el consumo total de energía para tener la misma energía neta?
Solución: Inversiones energéticas * TRE = energía total; energía neta = energía total – inversiones energéticas; se deduce: Energía neta = (inversión en energía * TRE) – inversión en energía; Energía neta = 900 = 2 * inversión en energía – inversión en energía = inversión en energía. Energía total = energía neta + inversiones energéticas = 900 + 900 = 1.800 unidades de energía.
Finalmente, la Tarea 3 se refiere a la aplicación del TRE a distintos combustibles, y su comparación. Consta de tres preguntas:
Pregunta 1. Observa la siguiente tabla, ¿qué notas?
| Recursos | Año de referencia | Tasa de Retorno Energético |
| Carbón [EEUU] | 1950 | 80 |
| Carbón [EEUU] | 2000 | 80 |
| Carbón [EEUU] | 2007 | 60 |
| Petróleo y gas [Canadá] | 1970 | 65 |
| Petróleo y gas [Canadá] | 2010 | 15 |
| Petróleo y gas [mundo] | 1999 | 35 |
| Petróleo y gas [mundo] | 2006 | 18 |
| Fuente: Hall et al. (2014). |
Solución: La TRE de los combustibles fósiles ha disminuido con el tiempo. Esto significa que su eficiencia energética se ha deteriorado. Hoy hay que invertir más “petróleo” para sacar la misma unidad de “petróleo” de la tierra.
Pregunta 2. Observa la siguiente tabla, ¿qué notas?
| Tecnología | Tasa de Retorno Energético [estándar] |
| Grandes centrales hidroeléctricas | 28,4 |
| Energía eólica en tierra [onshore] | 13,2 |
| Energía eólica marina [offshore] | 8,7 |
| Sistemas fotovoltaicos | 7,8 |
| Concentración solar térmica [CSP] | 2,6 |
| Fuente: De Castro y Capellán-Pérez (2020) |
Solución: Hay grandes diferencias entre las distintas tecnologías. La mayoría de las renovables tienen una TRE inferior a la de los combustibles fósiles.
Pregunta 3. ¿Cuáles son las consecuencias para nuestro futuro si la TRE disminuye?
Solución: Una disminución de la TRE cambiará la estructura de nuestra economía, ya que más personas tendrán que trabajar en el sector energético. Una disminución de la TRE significa que la sociedad tendrá menos energía de sobra. Si quiere seguir disponiendo de la misma energía “gratuita”, tendrá que aumentar masivamente la energía total producida, lo que también aumentaría masivamente las consecuencias negativas para el medio ambiente, que están vinculadas a la producción de energía.
Recursos:
Entrada en el blog Planet-N (en Alemán): EROI: Una medida de la eficiencia energética, ¿Qué tipo de inversiones son relevantes para nuestro futuro?
Referencias bibliográficas que se citan en el texto o que sirven de consulta:
Castro, C. de, Capellán-Pérez, I., 2020. Standard, point of use, and extended energy return on energy invested (EROI) from comprehensive material requirements of present global wind, solar, and hydro power technologies. Energies 13 (12), 1–42.
Hall, C. A., Lambert, J. G., & Balogh, S. B. (2014). EROI of different fuels and the implications for society. Energy policy, 64, 141-152.
Lambert, J. G., Hall, C. A., Balogh, S., Gupta, A., & Arnold, M. (2014). Energy, EROI and quality of life. Energy Policy, 64, 153-167.
Este artículo ha sido realizado con el apoyo financiero del Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico (MITERD). El contenido del mismo es responsabilidad exclusiva de FUHEM y no refleja necesariamente la opinión del MITERD.
