Hemos dicho al comienzo de la 1ra parte de esta serie de
notas, sobre los desafíos de las energías renovables, que resumiríamos los
desafíos en tres aspectos:
1) Almacenamiento de energía a bajo costo.
2) Aumentar el EROI (o TRE).
3) Bajar el impacto ambiental producido al
implementarlas y durante su funcionamiento.
En la primera
parte tratamos el almacenamiento mediante la separación y utilización del hidrógeno
del agua con la energía renovable sobrante cuando la demanda era baja. En la
segunda parte vimos el almacenamiento de energía por medio de las plantas
hidroeléctricas de bombeo y comentamos sobre la batería de electrodos líquidos
que se está desarrollando en el MIT.
Vamos a hablar
ahora sobre el EROI y propondremos una forma aproximada de calcularlo teniendo
como datos el tiempo estimado de vida útil de la instalación y el tiempo de
amortización energética de la inversión .
Aumentar el EROI (o TRE)
El EROI
La
energía invertida en una instalación energética estará compuesta por una parte
fija Ef, que incluye la energía invertida para la construcción y desarme de la
instalación y una parte que se incrementará con el transcurso del tiempo, compuesta
por mantenimiento y combustible, si lo hubiera, que llamaremos Pinv . t, donde Pinv es un factor que tiene
unidades de potencia y representa la demanda de energía por unidad de tiempo.
Con t representamos la variable tiempo y tomará valores desde cero, cuando se
habilita la instalación, hasta t max , cuando se llega al fin de su vida
útil.
Einv(t) = Ef + Pinv .
t (1)
A la energía obtenida de la instalación, que llamaremos energía de retorno,
la podemos escribir como el producto de la potencia promedio de salida de la
instalación (P) por el tiempo transcurrido t.
ER(t) = P. t (2)
El EROI se define como el cociente entre la energía de retorno de una
instalación y la energía invertida en ella al cabo de su vida util. Entonces lo
podemos expresar de la siguiente manera:
EROI = P. t max / (Ef + Pinv .
t max ) (4)
Tiempo de
amortización de la energía
Durante la operación de la instalación energética, llegará un momento en
que la energía invertida y la energía de retorno serán iguales. Al tiempo
transcurrido para que eso ocurra, lo llamaremos tiempo amortización energética.
Si llamamos Ta al tiempo de amortización:
P. Ta = Ef + Pinv .
Ta
Despejando:
Ta = Ef / (P – Pinv) (5)
Cuanto menores sean la energía invertida en la instalación y la energía por
unidad de tiempo que consume la instalación y cuanto mayor sea la potencia
media de retorno, más corto será el tiempo de amortización.
Aproximación
para Pinv pequeña
Si la demanda de energía para mantenimiento y aprovisionamiento de
combustible durante la vida útil de la instalación es pequeña, comparada con la
energía fija: Pinv .
t max
<< Ef y pequeña
comparada con la energía que retorna: Pinv .
t max
<< P.
t max, o sea Pinv<< P, las ecuaciones (4) y (5) se pueden escribir de
la siguiente manera:
EROI ~ P. t max / Ef (6)
Ta ~ Ef
/ P (7)
Despejando Ef de la (7) y
reemplazándola en la (6):
EROI ~ t max / Ta
(8)
La (8) constituye una aproximación válida para la mayoría de las plantas
que generan electricidad a partir de energías renovables. En una planta que
genera energía electrica a partir de gas natural, por ejemplo, la (8) no es válida,
porque la demandade energía es dominada por Pinv.
Supongamos una planta PV, donde t max = 30 años y Ta = 10 años. El EROI sería
igual a 3, lo que es un valor bastante bajo, a pesar de que los valores que
adoptamos para los tiempos fueron muy optimistas.
El valor del EROI debe ser aumentado para que las energías renovables
puedan tener un futuro promisorio.
También deberán tomarse precauciones para que la inclusión de
almacenamiento no implique que el EROI resulte más bajo, debido al aumento de Ef.
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