La Tasa de Retorno Energético trata de medir la relación entre la energía que va a la sociedad y la energía invertida para ello.
Dos definiciones usadas comúnmente arrojan el mismo resultado:
TRE = Energía Total / Energía invertida para darla (1)
TRE = 1 + Energía neta / Energía invertida para darla (2)
Por ejemplo, si hablamos de la TRE del carbón, calcularíamos la energía calorífica que se obtiene al quemar un Kg. de carbón (energía total) y la dividiríamos entre la energía que hemos tenido que utilizar la sociedad para quemarlo. Si lo que queremos es calor, entonces la energía total es útil, pero si lo que queremos del carbón es electricidad, entonces obtendremos mucha menos energía (menos de un 50% de la energía calorífica del carbón puede transformarse en electricidad).
Un problema fundamental de esa definición es calcular el denominador de los cocientes, algo difícil y que tras décadas de estudios no se ha conseguido uniformizar. La prueba es la enorme dispersión en los cálculos de las diferentes TREs que se encuentran en la bibliografía “científica”.
El otro gran problema es el cálculo de la energía total o neta, porque tampoco son claras sus definiciones, especialmente cuando queremos identificar con la palabra “útil” a esa energía total o neta.
Para cálculos concretos como la TRE del petróleo, se suele calcular para el numerador de la ecuación (1) el contenido calorífico del petróleo extraído, mientras que en el denominador se calcula la energía que conlleva el descubrimiento, exploración y extracción del petróleo. Hay quien calcula la energía directa que se emplea en ello, y otros tratan de calcular costes energéticos asociados, como por ejemplo la energía gastada en la construcción de las plataformas petrolíferas o los costes de transportar el personal que trabaja en ellas, etc.
Sin embargo, esa definición para el petróleo adolece de un grave defecto. El petróleo no es una fuente energética útil a la sociedad (al menos como energía, por supuesto a BP y sus trabajadores sí les resulta útil); lo que la sociedad consume son productos refinados, almacenados y transportados del petróleo, como la gasolina y el diesel. Por tanto, el numerador en realidad es mucho más pequeño que lo que se supone, especialmente si usamos la ecuación (2). Cuando Charles Hall (uno de los creadores del concepto) dice que la TRE del petróleo ha bajado de 100 a 10 en el último siglo, en realidad nunca ha sido 100. Al comienzo de la explotación del petróleo, sólo una pequeña parte de su contenido energético se aprovechaba como tal y los procesos de refinado eran poco eficientes, con lo que la energía útil que terminaba en la sociedad era muy inferior a lo que se consigue ahora.
En la actualidad mis cálculos gruesos arrojan que la TRE del petróleo es de alrededor de 3 o 4, si tomamos como energía útil la gasolina que echo en mi coche o el queroseno que mueve un avión: Si suponemos que la exploración, extracción, almacenamiento y transporte hasta las refinerías es un 10% de la energía que contiene el petróleo. Teniendo en cuenta que las refinerías invierten otro 10% de la energía que termina en forma de gasolina o diesel, y teniendo en cuenta otros gastos energéticos de almacenamiento, transporte, construcción de gasolineras, etc. de digamos otro 5%, entonces la energía neta que nos queda sería de 0,9•0,9•0,95 = 0,77, y a través de la ecuación (2) obtendríamos una TRE = 4,34.
Por tanto, es falso que la TRE de una sociedad avanzada deba ser 5 o 10 para sostenerse, como Charles Hall y otros nos recuerdan, en base a cálculos gruesos de sociedades preindustriales, con TREs aparentemente mayores. El petróleo podría haber sustituido en teoría a todas las energías (lo contrario no es tan fácil) y mantenido él solo nuestra civilización durante buena parte del siglo XX con una TRE < 5.
El quiz está precisamente en otra ventaja de las energías no renovables, pues son capaces de sostener (mientras duren) una sociedad tecnológica con TREs tan bajas como se quiera siempre que superen el valor 1.
La razón con un ejemplo:
Supongamos que somos una sociedad hipotética de 10 familias y que mi familia es la única que se dedica a proporcionar la energía que requerimos todos. Supongamos que disponemos de un pozo de petróleo que hemos heredado ya en explotación y de una refinería. Supongamos que necesitamos diez unidades de gasolina para vivir todos. Supongamos que del pozo de petróleo saco petróleo equivalente a 100 unidades de gasolina energéticas, pero que 90 unidades las empleo en extraer, refinar y darles a las familias la gasolina. Pues bien, la sociedad podría funcionar bien, y crecer siempre que pueda aumentar la eficiencia (subir la TRE) o aumentar la extracción de petróleo. Si calculamos la TRE con la ecuación (1): TRE= 100/90 = 1,11 y la sociedad se mantendría con TREs irrisorias. Si la calculo con la ecuación (2): 1+ 10/90 = 1,11.
En cualquier caso se desmonta la idea de que necesitemos TREs grandes desde el punto de vista físico.
El paso de biomasa y turba a carbón y a petróleo en la Revolución Industrial se pudo hacer porque, como muestra el ejemplo anterior en el que ya se dispone de la refinería, los “pozos” en explotación de la energía anterior sirvieron para montar los “pozos” de la nueva energía (con muy baja TRE final).
Para el caso de las renovables esto es, en cambio, un problema a explorar, si la TRE final de la energía fotovoltaica es de 3 (Pedro Prieto la ha calculado para España menor), es obvio que, como otras veces, hacer una transición de fósiles a renovables se haría con apoyo de las fósiles hasta que con el tiempo las renovables se pudieran automantener.
Significa esto que la capacidad de potencia a instalar finalmente debe ser mayor que si la TRE fuese muy grande. Si la sociedad renovable funciona con 10 unidades energéticas netas e invertimos 5 unidades en proporcionar esa energía útil, estaremos produciendo 15 unidades de energía para mantenernos, es decir, con el cálculo (1): TRE= 15/5 = 3.
El problema es que una baja TRE en renovables significa aumentar aún más la capacidad a instalar frente a los cálculos que no lo tienen en cuenta, además y quizás lo más importante, se apoya en un petróleo en disminución, cosa que no ha pasado en la historia antes, pues cuando se instaló la infraestructura fósil el uso de carbón estaba aumentando, cuando se instaló la infraestructura del carbón estaba aumentando el uso de biomasa y turba, etc., es decir, las transiciones energéticas históricas se hicieron en épocas en las que la energía de apoyo estaba creciendo de forma importante, algo que ahora ya no es el caso.
Carlos de Castro Carranza
Sobre la afirmación «Por tanto, es falso que la TRE de una sociedad avanzada deba ser 5 o 10 para sostenerse» tengo mis reservas. Cuando hablamos de Energía Total hablamos de Energía Total, incluida la que afecta a nuestra propia subsistencia, la producción de alimentos, vestimenta y vivienda. En ese sentido hemos de incluir los servicios prestados por la biodiversidad y el apalancamiento que puede suponer la energía procedente de combustibles fósiles. El funcionamiento de toda sociedad se basa en su mix energético y en la eficiencia a la hora de usarlo, por otro lado es importante la distribución de los excedentes. No es igual que una familia produzca suficiente energía para otras diez, que diez familias produzcan energía para que otra se aproveche de sus excedentes mientras el resto vive al límite de la supervivencia. Tampoco es lo mismo que se construyan infraestructuras que duren 2000 años que otras que duren 20. Podemos llamar civilización a estructuras sociales y productivas muy diferentes. Lo que hace avanzada a una civilización tiene mucho que ver con la acumulación de conocimientos y la capacidad de transmitirlos a través de generaciones. De igual manera, lo que hace avanzado a un organismo es su capacidad para trascender su existencia individual transmitiendo la información evolutiva al siguiente eslabón de la cadena. La proporción de uno a diez es precisamente la relación entre las cadenas tróficas, lo que sugiere que el equilibrio de los ecosistemas está fuertemente custodiado por las leyes de la termodinámica. De igual manera, los desequilibrios, normalmente en forma de «plagas», suelen estar relacionados con la aparición de un nicho energético abundante o poco explotado.
Cuando uno dedica tanto esfuerzo a analizar una definición sin poder proponer las reformas concretas que lo mejorarían, está mas ocupado en demostrar que está mal que en analizar el verdadero problema. Es evidente que hay dificultad en proponer diferentes formas de lograr un índice que nos oriente respecto al camino que nos llevará a evitar un futuro cargado de nubes. Los que propusieron reformas enfocaron el verdadero problema, y esto es: El camino no pasa por las energías que dependen de los combustibles fósiles, ni de la energía atómica, por lo que hay que hallar los o el combustible que nos permita generar energía con combustibles renovables y limpios.
Yo creo que el concepto de TRE=EROI=EROEI es correcto. El problema que plantea el autor de esta nota se le genera por no definir los límites del sistema del que habla. Si se calcula la TRE para un pozo de petróleo, el límite es el petróleo y no los Km que vaya a poder recorrer cada automovilista con la gasolina que se obtenga en sistemas que intervendrán después. Desde el petróleo hacia los Km recorridos hay otros sistemas con sus respectivos procesos. La TRE para obtener petróleo era 100 al principio y con el shale oil están tratando de que les dé mayor que 1. Está claro que si les da menor que 1 estamos gastando más de 1 barril de petróleo para obtener 1, lo que es innegable que no sirve para nada.En el caso de los aero-generadores, el sistema termina en la salida de energía eléctrica y no en los luxes que vaya a obtener un usuario. En el caso del carbón, el sistema termina en el poder calorífico del carbón.Todo esto es útil para comparar. En el caso del etanol, los brasileños dicen que obtienen un EROEI de 8 y cuando Ud se pone a ver como hicieron las cuentas ve que han considerado solo la energía fósil invertida y si la hubieran considerado a toda les daría 2. El tema da para más y si quiere lo seguimos por mail. Pero el objetivo principal debe ser que logremos que cada vez que un economista opine sobre energía haya alguien cerca que le pregunte por el EROI, ya que los economistas entienden al gas y al petróleo como un tesoro enterrado: solo hay que invertir y cavar para desenterrarlo y ser felices.
Tu comentario es correcto respecto de la definición de fronteras, sin embargo no coincido con lo siguiente:
En el caso del etanol, los brasileños dicen que obtienen un EROEI de 8 y cuando Ud se pone a ver como hicieron las cuentas ve que han considerado solo la energía fósil invertida y si la hubieran considerado a toda les daría 2.
Por supuesto que la TRE es útil referida entre energía renovable vs energía fósil, porque se trata de sustituir esta última. Si consideran a toda las fuentes y entregas de energía le daría 1, es decir la energía no se crea ni se destruye sólo se transforma», es mentira quién cree que va a generar mayor energía que la que consuma en su proceso.