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energía incorporada

La energía incorporada es la suma de toda la energía necesaria para producir bienes o servicios, considerada como si estuviera integrada en el propio producto. Este concepto pue...

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La energía incorporada es la suma de toda la energía necesaria para producir bienes o servicios, considerada como si estuviera integrada en el propio producto. Este concepto puede ayudar a determinar la eficacia de los dispositivos de producción o ahorro de energía , o el coste real de reposición de un edificio, y, dado que el consumo energético suele implicar emisiones de gases de efecto invernadero , a decidir si un producto contribuye al calentamiento global o lo mitiga . Un objetivo fundamental de la medición de esta cantidad es comparar la energía producida o ahorrada por el producto en cuestión con la energía consumida en su producción.

La energía incorporada es un método de contabilidad que busca determinar la suma total de la energía necesaria para todo el ciclo de vida de un producto . Para definir qué constituye este ciclo de vida, se evalúa la relevancia y el alcance de la energía en la extracción de materias primas, el transporte , la fabricación , el ensamblaje, la instalación, el desmontaje, la deconstrucción y/o la descomposición , así como los recursos humanos y secundarios.

Historia

La historia de la construcción de un sistema de cuentas que registre los flujos de energía a través de un entorno se remonta a los orígenes de la contabilidad . Como método independiente, se asocia frecuentemente con la teoría del valor de la "sustancia" del fisiócrata , [ 1 ] y posteriormente con la energética agrícola de Sergei Podolinsky , médico ruso, [ 2 ] y la energética ecológica de Vladmir Stanchinsky . [ 3 ]

Los principales métodos de contabilidad de energía incorporada que se utilizan hoy en día surgieron del modelo de entrada-salida de Wassily Leontief y se denominan análisis de energía incorporada de entrada-salida . El modelo de entrada-salida de Leontief fue a su vez una adaptación de la teoría neoclásica del equilibrio general con aplicación al "estudio empírico de la interdependencia cuantitativa entre actividades económicas interrelacionadas". [ 4 ] Según Tennenbaum [ 5 ] el método de entrada-salida de Leontief fue adaptado al análisis de energía incorporada por Hannon [ 6 ] para describir los flujos de energía del ecosistema. La adaptación de Hannon tabuló los requerimientos energéticos totales directos e indirectos (la intensidad energética ) para cada producción realizada por el sistema. La cantidad total de energías, directas e indirectas, para toda la cantidad de producción se denominó energía incorporada .

Metodologías

El análisis de la energía incorporada se centra en la energía que se destina al consumo , por lo que toda la depreciación energética se asigna a la demanda final del consumidor. Diferentes metodologías utilizan distintas escalas de datos para calcular la energía incorporada en productos y servicios de la naturaleza y la civilización humana . Aún no existe consenso internacional sobre la idoneidad de las escalas de datos y las metodologías. Esta dificultad puede generar una amplia variación en los valores de energía incorporada para cualquier material. En ausencia de una base de datos pública global y dinámica de energía incorporada, los cálculos pueden omitir datos importantes sobre, por ejemplo, la construcción y el mantenimiento de carreteras rurales necesarios para el transporte de un producto, el marketing , la publicidad, los servicios de restauración, los servicios no humanos, etc. Estas omisiones pueden ser fuente de errores metodológicos significativos en las estimaciones de energía incorporada. [ 7 ] Sin una estimación y declaración del error de energía incorporada, resulta difícil calibrar el índice de sostenibilidad y, por lo tanto, el valor de cualquier material, proceso o servicio para los procesos ambientales y económicos.

Estándares

El SBTool, el Código Británico para Viviendas Sostenibles, era, y el LEED de EE. UU. sigue siendo, un método en el que se califica la energía incorporada de un producto o material, junto con otros factores, para evaluar el impacto ambiental de un edificio . La energía incorporada es un concepto para el que los científicos aún no han acordado valores universales absolutos debido a que hay muchas variables a tener en cuenta, pero la mayoría está de acuerdo en que los productos se pueden comparar entre sí para ver cuál tiene más y cuál tiene menos energía incorporada. Las listas comparativas (por ejemplo, véase el Inventario de Materiales de Energía Incorporada y Carbono de la Universidad de Bath [ 8 ] ) contienen valores absolutos promedio y explican los factores que se han tenido en cuenta al compilar las listas.

Las unidades típicas de energía incorporada que se utilizan son MJ/kg (megajulios de energía necesarios para producir un kilogramo de producto) y t CO₂ ( toneladas de dióxido de carbono creadas por la energía necesaria para producir un kilogramo de producto). Convertir MJ a t CO₂ no es sencillo porque los diferentes tipos de energía (petróleo, eólica, solar, nuclear, etc.) emiten diferentes cantidades de dióxido de carbono, por lo que la cantidad real de dióxido de carbono emitida cuando se fabrica un producto dependerá del tipo de energía utilizada en el proceso de fabricación. Por ejemplo, el Gobierno australiano [ 9 ] proporciona un promedio global de 0,098 t CO₂ = 1 GJ. Esto es lo mismo que 1 MJ = 0,098 kg CO₂ = 98 g CO₂ o 1 kg CO₂ = 10,204 MJ .  

En la década de 2000, las condiciones de sequía en Australia generaron interés en la aplicación de métodos de análisis de energía incorporada al agua. Esto ha llevado al uso del concepto de agua incorporada . [ 10 ]

Datos

Existen numerosas bases de datos para cuantificar la energía incorporada en bienes y servicios, incluyendo materiales y productos. Estas se basan en diversas fuentes de datos, con variaciones en la relevancia geográfica y temporal y en la completitud de los límites del sistema. Una de estas bases de datos es la Base de Datos de Desempeño Ambiental en la Construcción (EPiC), desarrollada en la Universidad de Melbourne, que incluye datos de energía incorporada para más de 250 materiales, principalmente de construcción. Esta base de datos también incluye valores para el agua incorporada y las emisiones de gases de efecto invernadero. [ 11 ] La principal razón de las diferencias en los datos de energía incorporada entre las bases de datos es la fuente de datos y la metodología utilizada en su compilación. Los datos de "proceso" ascendentes suelen provenir de fabricantes y proveedores de productos. Si bien estos datos son generalmente más fiables y específicos para productos particulares, la metodología utilizada para recopilar datos de proceso suele resultar en la exclusión de gran parte de la energía incorporada de un producto, principalmente debido al tiempo, los costos y la complejidad de la recopilación de datos. Con base en estadísticas nacionales, los datos de entrada-salida ambientalmente extendidos (EEIO) descendentes pueden utilizarse para llenar estas lagunas de datos. Si bien el análisis EEIO de productos puede ser útil por sí solo para la estimación inicial de la energía incorporada, generalmente es mucho menos fiable que los datos de proceso y rara vez resulta relevante para un producto o material específico. Por lo tanto, se han desarrollado métodos híbridos para cuantificar la energía incorporada, [ 12 ] utilizando los datos de proceso disponibles y completando las lagunas de datos con datos EEIO. Las bases de datos que se basan en este enfoque híbrido, como la base de datos EPiC de la Universidad de Melbourne , [ 11 ] proporcionan una evaluación más completa de la energía incorporada de productos y materiales.

En materiales comunes

Datos seleccionados del Inventario de Carbono y Energía ('ICE') preparado por la Universidad de Bath (Reino Unido) [ 8 ]

En el transporte

En teoría, la energía incorporada es la energía utilizada para extraer materiales de las minas, fabricar vehículos, ensamblarlos, transportarlos, mantenerlos, transformarlos en energía para el transporte y, finalmente, reciclarlos. Además, también debe considerarse la energía necesaria para construir y mantener las redes de transporte, ya sean por carretera o ferrocarril. El proceso a implementar es tan complejo que nadie se atreve a dar una cifra.

Según el Institut du développement durable et des relations internationales , en el ámbito del transporte, «resulta sorprendente observar que consumimos más energía incorporada en nuestros gastos de transporte que energía directa», y «consumimos menos energía para desplazarnos en nuestros vehículos personales que la energía que necesitamos para producir, vender y transportar los coches, trenes o autobuses que utilizamos». [ 13 ]

Jean-Marc Jancovici aboga por un análisis de la huella de carbono de cualquier proyecto de infraestructura de transporte, antes de su construcción. [ 14 ]

En los automóviles

El contenido energético incorporado en un Volkswagen Golf A3 es de 18 000 kWh, la energía eléctrica producida por aproximadamente 9 toneladas de carbón.
Ciclo de vida del automóvil

Fabricación

Según Volkswagen , el contenido energético incorporado de un Golf A3 con motor de gasolina asciende a 18 000 kWh (es decir, el 12 % de 545 GJ como se muestra en el informe [ 15 ] ). Un Golf A4 (equipado con inyección directa turboalimentada ) mostrará un contenido energético incorporado de 22 000 kWh (es decir, el 15 % de 545 GJ como se muestra en el informe [ 15 ] ). Según la agencia francesa de energía y medio ambiente ADEME [ 16 ], un automóvil tiene un contenido energético incorporado de 20 800 kWh, mientras que un vehículo eléctrico muestra un contenido energético incorporado de 34 700 kWh.

Un coche eléctrico tiene una energía incorporada mayor que uno con motor de combustión, debido a la batería y la electrónica. Según Science & Vie , la energía incorporada de las baterías es tan alta que los coches híbridos recargables constituyen la solución más adecuada, [ 17 ] ya que sus baterías son más pequeñas que las de un coche totalmente eléctrico.

Combustible

En lo que respecta a la energía en sí, el factor de retorno energético (EROEI) del combustible se estima en 8, lo que significa que a una determinada cantidad de energía útil proporcionada por el combustible se le debe añadir 1/7 de esa cantidad en energía incorporada en el combustible. En otras palabras, el consumo de combustible debería incrementarse en un 14,3% debido al EROEI del combustible.

Según algunos autores, para producir 6 litros de gasolina se requieren 42 kWh de energía incorporada (lo que corresponde aproximadamente a 4,2 litros de diésel en términos de contenido energético). [ 18 ]

Construcción de carreteras

Aquí tenemos que trabajar con cifras, que resultan aún más difíciles de obtener. En el caso de la construcción de carreteras, la energía incorporada ascendería a 1/18 del consumo de combustible (es decir, el 6%). [ 19 ]

Hay otras cifras disponibles

Treloar et al. estimaron la energía incorporada en un automóvil promedio en Australia en 0,27 terajulios (es decir, 75 000 kWh) como un componente en un análisis general de la energía involucrada en el transporte por carretera. [ 20 ]

En los edificios

La vida útil típica de una casa en Japón es inferior a 30 años [ 21 ].

Aunque la mayor parte de la atención para mejorar la eficiencia energética en los edificios se ha centrado en sus emisiones operacionales, se estima que alrededor del 30 % de toda la energía consumida durante la vida útil de un edificio puede ser su energía incorporada (este porcentaje varía según factores como la antigüedad del edificio, el clima y los materiales). En el pasado, este porcentaje era mucho menor, pero a medida que se ha puesto mayor énfasis en la reducción de las emisiones operacionales (como las mejoras de eficiencia en los sistemas de calefacción y refrigeración), la contribución de la energía incorporada ha cobrado mucha más importancia. Ejemplos de energía incorporada incluyen: la energía utilizada para extraer recursos brutos, procesar materiales, ensamblar componentes de productos, transportar entre cada etapa, construcción, mantenimiento y reparación, deconstrucción y eliminación. Por lo tanto, es importante emplear un marco de contabilidad de carbono de ciclo de vida completo para analizar las emisiones de carbono en los edificios. [ 22 ] Los estudios también han demostrado la necesidad de ir más allá de la escala del edificio y tener en cuenta la energía asociada con la movilidad de los ocupantes y la energía incorporada de los requisitos de infraestructura, para evitar cambios en las necesidades energéticas a través de las escalas del entorno construido. [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]

En el campo de la energía

EROEI

El EROEI (Retorno Energético de la Energía Invertida) proporciona una base para evaluar la energía incorporada debida a la energía.

La energía final debe multiplicarse por1EROEI-1{\displaystyle {\frac {\hbox{1}}{\hbox{EROEI-1}}}}para obtener la energía incorporada.

Por ejemplo, si el EROEI es de ocho, una séptima parte de la energía final corresponde a la energía incorporada.

No solo eso, sino que también se debe tener en cuenta la energía incorporada durante la construcción y el mantenimiento de las centrales eléctricas para obtener la energía incorporada total. En este sentido, se necesitan urgentemente cifras.

Electricidad

En el BP Statistical Review of World Energy de junio de 2018 , los toe se convierten a kWh "sobre la base de la equivalencia térmica, suponiendo una eficiencia de conversión del 38% en una central térmica moderna".

En Francia , por convención, la relación entre energía primaria y energía final en electricidad asciende a 2,58, [ 27 ] lo que corresponde a una eficiencia del 38,8%.

En Alemania , por el contrario, debido al rápido desarrollo de las energías renovables, la relación entre energía primaria y energía final en electricidad asciende a solo 1,8, [ 28 ] lo que corresponde a una eficiencia del 55,5%.

Según EcoPassenger , [ 29 ] la eficiencia eléctrica general ascendería al 34% en el Reino Unido, al 36% en Alemania y al 29% en Francia. [ 30 ]

Proceso de datos

Según la asociación négaWatt , la energía incorporada relacionada con los servicios digitales ascendió a 3,5 TWh/año para las redes y a 10,0 TWh/año para los centros de datos (la mitad para los servidores propiamente dichos, es decir, 5 TWh/año, y la otra mitad para los edificios que los albergan, es decir, 5 TWh/año), cifras válidas en Francia, en 2015. La organización se muestra optimista sobre la evolución del consumo energético en el ámbito digital, subrayando el progreso técnico que se está logrando. [ 31 ] El Proyecto Shift , presidido por Jean-Marc Jancovici , contradice la visión optimista de la asociación négaWatt y señala que la huella energética digital crece a un ritmo del 9 % anual. [ 32 ]

Véase también

Referencias

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  2. ↑ Martínez-Alier, J. (1990). Economía ecológica: energía, medio ambiente y sociedad . Basil Blackwell. ISBN 978-0631171461.
  3. ↑ Weiner, Douglas R. (2000). Modelos de la naturaleza: Ecología, conservación y revolución cultural en la Rusia soviética . University of Pittsburgh Press. págs. 70–71 , 78–82 . ISBN  978-0-8229-7215-0.
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Bibliografía

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