Se conoce como tasa de retorno energético (TRE)​ o, en inglés EROI (Energy Return On energy Invested) al cociente de la cantidad de energía total que es capaz de producir una determinada tecnología o fuente energética entre la cantidad de energía que es necesaria invertir para obtener ese flujo de energía. Valores favorables a largo plazo de este indicador (es decir, claramente superiores a 1:1), han sido identificados en campos tan diversos como la biología o la antropología como motor clave de la creciente complejidad y evolución de las plantas, los animales y los seres humanos. Un ejemplo muy intuitivo: si un lobo invierte sistemáticamente más energía durante la caza que la que le provee la presa finalmente cazada, no tendrá futuro. También durante las migraciones, el lugar de llegada debe de ofrecer una dieta más rica de forma que pueda compensar la pérdida de calorías causadas por el viaje.

Lobos persiguiendo a un ciervo canadiense. Fuente: Creative Commons.

 

Así, la TRE es un indicador común en la bibliografía utilizada para evaluar el rendimiento de las diferentes tecnologías energéticas y deberíamos de ser capaces de prever su evolución durante la transición energética para adelantarnos a potenciales escenarios inviables. Captar este fenómeno es además relevante dado que la transición energética requerirá no sólo importantes inversiones monetarias, sino también energéticas y de minerales. En este sentido, los modelos MEDEAS que estamos desarrollando son una de las primeras herramientas de simulación que permiten proyectar de forma dinámica y endógena la TRE de todo el sistema energético y retroalimentar su evolución al resto del sistema. Así, este enfoque permite también detectar potenciales situaciones en las que una transición muy rápida “drene” energía útil del sistema de forma tal que la energía que pueda disfrutar ésta se reduzca en último término. Esta situación se conoce coloquialmente como una situación de “trampa energética”.

La importancia de la computación dinámica y endógena de las inversiones en energía y materiales queda ilustrada por la simulación, dentro del modelo integrado de evaluación MEDEAS-World de tres escenarios con diferentes objetivos de transición de las energías renovables en el mix eléctrico mundial (50%; 75% y 100%) hasta el año 2060 en un contexto de Crecimiento Verde (CV), que es un paradigma alternativo frecuentemente asumido para evitar los impactos adversos del cambio ambiental global en las sociedades humanas y es defendido por instituciones como la UE, la OECD o el Banco Mundial.

La metodología desarrollado y los resultados obtenidos han sido publicados en el artículo «Dynamic Energy Return on Energy Investment (EROI) and material requirements in scenarios of global transition to renewable energies» publicado recientemente en la revista científica Energy Strategy Reviews.

Los resultados obtenidos en este trabajo muestran que alcanzar altos niveles de penetración de las energías renovables en el sistema eléctrico global para el año 2060 de acuerdo con la narrativa del Crecimiento Verde disminuiría la TRE de todo el sistema global de la actual ~12:1 a entre ~3 y 5:1 para mediados de siglo (ver figura inferior). Esto quiere decir que en el momento más crítico de la transición, sólo se estarían obteniendo 3 unidades energéticas por cada unidad energética invertida, frente a las 12 obtenidas actualmente (eso sí de media mundial que esconde abismales desigualdades).

Evolución dinámica de la TRE del sistema de energía total para los escenarios CV-50% (GG-50%), CV-75% (GG-75%) y CV-100% (GG-100%) y diferentes niveles de riesgo sistémico identificados en la bibliografía. Estos niveles son indicativos y evidentemente los riesgos son inversamente proporcionales a la TRE. Dmnl: sin dimensiones. Fuente.

De hecho, este nivel de TRE de 3-5:1 está muy por debajo del umbral identificados en la bibliografía necesario para mantener altos niveles de desarrollo en las complejas sociedades industriales como la nuestra. Esto se traduciría en una demanda energética adicional sustancial para la instalación y operación de las nuevas plantas renovables que alcanzaría un máximo de +35% durante la transición para el caso de 100% renovables eléctricas; es decir, la producción de energía tendría que aumentar un espectacular 35% para suministrar el mismo nivel de energía neta a la sociedad durante la transición. Por otro lado, el aumento de las inversiones en energía implicaría un mayor consumo de energía primaria, lo que a su vez intensificaría los problemas de los impactos ambientales y el agotamiento de los recursos. Por lo tanto, si no se gestiona adecuadamente, la transición a las renovables podría implicar una fuerte reducción de la energía neta disponible para la sociedad.

En relación con las inversiones materiales, los resultados obtenidos muestran que el despliegue de las renovables eléctricas requeriría una cantidad sustancial de minerales en relación con los niveles actuales estimados de reservas y recursos, lo que impulsaría de hecho una re-materialización sustancial de la economía que exacerbaría la eventual disponibilidad de riesgo mineral en el futuro. En particular, la demanda de extracción de minas acumulada estimada requeriría un alto porcentaje del nivel estimado actual de reservas para minerales como el telurio, el indio, el estaño, la plata, el galio o el litio, que son elementos fundamentales de tecnologías como las placas fotovoltaicas o las baterías eléctricas. Así, estos resultados ponen en tela de juicio la consistencia y viabilidad de la narrativa del Crecimiento Verde como solución a nuestros problemas de sostenibilidad.

Iñigo Capellán Pérez

Carlos de Castro

Luis Javier Miguel

Referencia del artículo publicado:

Capellán-Pérez, I., de Castro, C., Miguel González, L.J., 2019. Dynamic Energy Return on Energy Investment (EROI) and material requirements in scenarios of global transition to renewable energies. Energy Strategy Reviews 26, 100399. https://doi.org/10.1016/j.esr.2019.100399
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