Energia visszatérési arány

Az energia megtérülési ráta vagy TRE - az angol betűszavak : EROEI , " Energia visszatért befektetett energia " , EROEI vagy EROI , " Energy Return On Investment " is használják a francia - a hasznosítható energia következtében megszerzett energia vektor , összefüggő az energia megszerzésére fordított energia mennyisége. Ha egy erőforrás ERR értéke kisebb vagy egyenlő 1-vel, ez az energiaforrás "energiaelnyelővé" válik, és már nem tekinthető energiaforrásnak , mert a kiadás nagyobb, mint az eredmény .

${\ displaystyle TRE = {\ frac {\ hbox {felhasználható energia}} {\ hbox {elfogyasztott energia}}}}$

Kapcsolat a nettó energianyereséggel

A TRE egyetlen energiaforrást tekint. A nettó energia egy joule-ban vagy kWh-ban kifejezett mennyiséget ír le , míg az ERR dimenzió nélküli arány, és a termelési folyamat hatékonyságát adja.

A felhasználható energia a nettó energia és a felhasznált energia összege, így az arányt a következő képlet határozza meg:

${\ displaystyle TRE = {\ frac {{\ hbox {nettó energia}} + {\ hbox {energiafogyasztás}}} {\ hbox {energiafogyasztás}}}}$ vagy ${\ displaystyle TRE = {\ frac {\ hbox {nettó energia}} {\ hbox {elfogyasztott energia}}} + 1}$

A jobb megértés érdekében definiáljuk a relatív nettó energiát:

${\ displaystyle {\ frac {\ hbox {nettó energia}} {{\ hbox {nettó energia}} + {\ hbox {elfogyasztott energia}}}}}$

A relatív nettó energiát, amely megfelel a rendelkezésre álló energia arányának, úgy fejezzük ki , hogy tudjuk, hogy ennek a relatív nettó energiának a kiegészítése 100% -kal valójában önfogyasztásnak tekinthető. ${\ displaystyle 1 - {\ frac {1} {TRE}}}$

Így egy olyan folyamat esetében, amelynek ERR értéke 1, az energianyereség nulla. A grafikonon látjuk, hogy az összes megtermelt energia önfogyasztás. 5-ös ERR esetén egy energiaegység használata 4 egység nettó energianyereséget eredményez. A grafikonon láthatjuk, hogy ebben az esetben a megtermelt energia 80% -a rendelkezésre áll, de az energia 20% -át saját fogyasztás jellemzi.

A fő energiaforrások visszatérési aránya

Az ERR számítás a becsült energiaforrás kinyeréséhez szükséges primer energia mennyiségének becslésén alapul. Az ERR számítási módszerével kapcsolatban nincs egyetértés, ezért több becslést javasolnak ugyanarra az energiára.

Az alábbi táblázat, amelyet egy, az ASPO Italy által 2005-ben közzétett táblázatból készítettek, és amelyet Cutler J. Cleveland (in) becslései egészítettek ki ugyanabban az évben, összeállítást kínál a főbb energiaforrások ERR-becsléseiről ebben az időpontban vagy korábban:

Energia források	TRE Cleveland	TRE Elliott	TRE Hore-Lacy	TRE (Egyéb)
Fosszilis tüzelőanyagok
Olaj - 1940-ig - 1970 - 2005-ig ("ma")	> 100 23 8	50 - 100		5 - 15
Szén - 1950- ig - 1970-ig	80 30	2 - 7	7 - 17
Földgáz	1 - 5		5 - 6
Olajpala	0,7 - 13,3			<1?
Nukleáris energia	5 - 100	5 - 100	10–60	<1
Megújuló energiák
Biomassza		3 - 5	5 - 27
Hidroelektrikus erő	11.2	50 - 250	50 - 200
Szélenergia		5 - 80	20
Napenergia - Napenergia - Hagyományos fotovoltaikus elemek - Vékony film fotovoltaikus elemek	4,2 1,7 - 10	3 - 9	4 - 9	<1 25 - 80
Etanol - cukornád - kukorica - kukorica maradék	0,8 - 1,7 1,3 0,7 - 1,8			0,6 - 1,2
Metanol (fa)	2.6

Vaclav Smil kutató szerint a legnagyobb szélturbináknak, amelyek a szélnek leginkább kitett helyeken helyezkednek el, az ERR értéke közel 20, de a legtöbbjüknél az ERR értéke 10 alatt marad. Hozzáteszi: „még sokáig - amíg minden a szélturbinák előállításához felhasznált energiák [...] megújuló energiából származnak - a modern civilizáció továbbra is alapvetően a fosszilis tüzelőanyagoktól fog függeni ” .

A szakaszos energiaforrások TRE-je sokkal alacsonyabb, mint a hagyományos energiaé.

Az irodalmakban bemutatott értékeket azonban mindig mértékkel kell fogadni.

Sajnálatos módon a villamosenergia-termelés számos közzétett EROI-tanulmányában hiányzik a rendszerhatárok egyértelmű meghatározása.

„Sajnálatos módon a villamosenergia-termelés ERR-jére vonatkozó számos tanulmányban hiányzik a határ egyértelmű meghatározása. "

Különösen megjegyezzük a tárolás és a rács egyensúlyának szerepét az elektromos vektor számára. Konkrét tanulmányok kapcsolódnak a tárolási ERR-ekhez. Az ilyen rendszerek elemzéséhez egy kapcsolódó intézkedést, az energiatárolt energiát fektetnek be (ESOEI).

Az ESOI e vagy az ESEI e a tárolóeszköz élettartama alatt tárolt energia és az eszköz felépítéséhez szükséges energiamennyiség aránya.

Tárolási technológia	ESOEI
Ólom-sav akkumulátor	5.
Cink fluxustekercs	9.
Redox vanádium akkumulátor	10.
Nátrium-kén akkumulátor	20
Lítium-ion akkumulátor	32
Vízszivattyús tároló	704
Geológiai tárolás sűrített levegővel	792

Ezeknek a rendszereknek a figyelembe vétele az időszakos primer vektorok esetében csökkenti az azokat használó rendszerek ERR-jét. A termelés és a fogyasztás egyensúlya tehát befolyásolja az ERR becsléseit. A különféle tárolási módokról szóló tanulmányok fényt deríthetnek a technikai választásokra. Így Barnhart és mtsai. javasoljuk a nap- és szélenergia különböző tárolását:

Nettó energia szempontjából a napelemes napelemes technológiákkal előállított villamos energia hatékonyan tárolható az összes ábrázolt technológia felhasználásával, míg a szélenergiát energiatakarékosabb tárolási lehetőségekkel kell tárolni, mint például a PHS és a CAES.

„Nettó energia szempontjából a napelemes fotovoltaikus technológia alkalmazásával termelt villamos energia hatékonyan tárolható az összes bemutatott technikával (a cikkben és a fenti táblázatban), míg a szélenergiát kedvezőbb módban kell tárolni, mint pl. sűrített levegő szivattyús vagy geológiai tárolása. "

A TRE koncepció gazdasági hatása

A magas energiafogyasztást egyesek kívánatosnak tartják, amennyiben magas életszínvonalhoz kapcsolódik (maga is a nagy energiafogyasztású gépek használatán alapul).

Általában egy vállalat a lehető legmagasabb ERR értékű energiaforrásokat részesíti előnyben, amennyiben azok maximális energiát biztosítanak minimális erőfeszítéssel. A nem megújuló energiaforrások esetében fokozatosan elmozdulnak az alacsonyabb ERR-t élvező források felé, a jobb minőségű energia kimerülésének köszönhetően.

Tehát amikor az olajat energiaforrásként kezdték használni, átlagosan egy hordó elég volt körülbelül 100 hordó megtalálásához, kinyeréséhez és finomításához. Ez az arány az elmúlt évszázad folyamán folyamatosan csökkent, elérve az 1 elfogyasztott hordónként 3 felhasználható hordó szintjét (és Szaúd-Arábiában körülbelül 10: 1-t).

2006-ban Észak-Amerikában és Európában a szélenergia ERR értéke 20/1 volt, ami hatalmas elfogadásához vezetett.

Függetlenül az adott energiaforrás tulajdonságaitól (például a kőolaj egy könnyen szállítható energiakoncentrátum , míg a szélenergia szakaszos), amint a fő energiaforrások ERR-je csökken., Az energia nehezebben elérhető és ezért emelkedik az ára.

A tűz felfedezése óta az emberek egyre inkább támaszkodnak exogén energiaforrásokra az izomerő növelése és az életszínvonal javítása érdekében.

Egyes történészek az életminőség javulását az energiaforrások könnyebb kiaknázásának (vagyis jobb ERR-nek) tulajdonítják. Ez az " energiarabszolga " fogalmát jelenti .

Ez a megtérülési ráta magyarázza Nicholas Georgescu-Roegen különféle műveiben és főként az „Energia- és gazdasági mítoszok” című cikkében felvetett energia-zsákutcát .

Thomas Homer-Dixon azt mutatja, hogy a visszaesés a TAR az elmúlt években a Római Birodalom volt az egyik oka a bukása a nyugati birodalom a V th században AD. Kr . Upside of Down című könyvében (a mai napig nem fordították le francia nyelvre) azt javasolja, hogy a TRE részben megmagyarázza a civilizációk terjeszkedését és hanyatlását. A Római Birodalom maximális kiterjedése (60 millió lakos) idején a mezőgazdasági árucikkeket a búza hektáronkénti 12/1, a lucernában 27/1 arány befolyásolta (ami a marhahústermeléshez 2,7: 1 arányt adott. ). Ezután kiszámíthatjuk, hogy figyelembe véve a napi és személyenként 2500-3000 kalória bázist, a rendelkezésre álló mezőgazdasági terület nagy részét a Birodalom polgárainak táplálására fordítottuk. De a környezeti károk, az erdőirtás, a talaj termékenységének csökkenése, különösen Spanyolország déli részén, Olaszország déli részén és Észak-Afrikában a rendszer összeomlását hozta a II . Századtól ápr. Kr. U. A szintet 1084-ben érték el, ekkor Róma népessége 15 000-re csökkent, ahol 1,5 millió Traianus alatt érte el a csúcsot . Ugyanez a logika vonatkozik a maja civilizáció bukására és az angkori Khmer Birodalom bukására is. Joseph Tainter hasonlóképpen az ERR csökkenését tartja a komplex társadalmak összeomlásának egyik fő okának.

Az ERR csökkenése (különösen Kínában ) a megújuló erőforrások kimerülésével összefüggésben kihívást jelent a modern gazdaságok számára.

Elektromosság

Lásd még

Kapcsolódó cikkek

Nemzetközi Megújuló Energia Ügynökség
Energiahatékonyság (termodinamika)
Energia
Végső energia
Elsődleges energia
Megújuló energia
Társadalmi anyagcsere
Jevons paradoxon 1880 az energiahatékonyság következményeinek megfigyelése
Khazzoom-Brookes feltételezi a Jevons-paradoxon frissítését az 1980-as években
Energiahatékonyság
Energikus átmenet

Hivatkozások

„ Az energia megtérülési ráta, az intézkedés a hatékonyság ” , a műszaki kiadványok a mérnök ,2016. december 29.
(it) Illetve a banca dell'energia-ban: il ritorno dell'investimento di Ugo Bardi
(en) Cutler J. Cleveland (en) , „ Nettó energia az olaj és gáz kitermeléséből az Egyesült Államokban ” , Energy (en) , vol. 30, n o 5,2005. április, P. 769-782 ( DOI 10.1016 / j.energy.2004.05.023 , online olvasás ).
David Eliott, Fenntartható jövő? a megújulók határai, Mielőtt a kutak megszáradnának, Feasta 2003.
Ian Hore-Lacy, Megújuló energia és atomerőmű, Mielőtt a kutak megszáradnának, Feasta 2003.
Jan Willem Storm van Leeuwen (in) és Philip Smith, "Nukleáris energia: az energia mérleg" (2005. december 30-i változat az internetes archívumban ) ; ellentmondásos tanulmány .
(in) Energia Természet és társadalom: általános Energetikai Komplex Rendszerek , MIT Press , 2008 ( ISBN 9780262693561 ) .
(in) " Amit látok, amikor szélturbinát látok " ["Amit látok, amikor szélmalmot látok"] [PDF] a vaclavsmil.com- on ,2016. március.
(in) " A villamos energiát termelő erőművek energiaintenzitása, EROI-k (az energiát visszafizetették) és az energia-megtérülési idők " ["energiaintenzitások, TAR és az erőművek energia-megtérülési ideje"], Nature ,1 st április 2013.
(in) " A nemzetek energiája és gazdagsága " [" A nemzetek energiája és gazdagsága"] [PDF] a Springeren ,2018, P. 391. ábra, 18.3. "A beruházások energia-megtérülése " fejezet CAS Hall, K Klitgaard. 11.8. Szakasz, p136 - 137
A korlátozás energetikai következményei a nap és a szél által termelt villamos energia tárolásával szemben . Charles J. Barnhart, Michael Dale, Adam R. Brandt és Sally M. Benson Energy Environ. Sci. , 2013, 6, 2804–2810 http://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2013/ee/c3ee41973h
(in) " EROI: definíció, a történelem és a jövőbeli következmények " , Charles AS terem (elérhető július 8, 2009 ) .
(in) „ A szélturbinák energia-megtérülési ideje ” ( Archívum • Wikiwix • Archive.is • Google • Mit kell tenni? ) , Dán Szélenergia Szövetség (hozzáférés: 2009. január 17. ) .
Nicholas Georgescu-Roegen , "Energetikai és gazdasági mítoszok", Southern Economic Journal , 1975, 41, p. 347-381; trad. Fr. : "Energetikai és gazdasági mítoszok", Georgescu- Roegen , La Décroissance , 1979, p. 37-104; 1995, p. 73-148; 2006, p. 85-166.
Homer-Dixon, Thomas (2007) "A lefelé fordítva; Katasztrófa, kreativitás és a civilizáció megújulása" (Island Press)
Joseph Tainter , A komplex társadalmak összeomlása [" A komplex társadalmak összeomlása "] ( ford. Angolul), Dawn / Párizs, Le Retour aux Sources,2013, 318 p. ( ISBN 978-2-35512-051-0 )
Készüljön fel a globális válságra, amelyet Kína indított el ... és energiával a reporterre.net, a Reporterre oldalon .
Thevard Benoit (2013) " A nettó energia csökkenése, az antropocén végső határa ", Institut Momentum
" Az energia visszatérési aránya és szerepe az energiaátmenetben " , a cremtl.qc.ca oldalon ,2017. március(megtekintve 2017. április 3-án )