¿POR QUÉ LA EROI DETERMINA LA VIABILIDAD A LARGO PLAZO DE DIFERENTES SISTEMAS ENERGÉTICOS?

¿Qué es el EROI y por qué es importante?El retorno energético de la inversión (EROI), también conocido como retorno energético de la energía invertida (EROEI), es una métrica crucial para evaluar la eficiencia y la sostenibilidad de diversos sistemas energéticos. En esencia, el EROI es la relación entre la cantidad de energía utilizable adquirida de un recurso energético específico y la cantidad de energía gastada para obtener dicha fuente. Por ejemplo, si un sistema requiere una unidad de energía para extraer y producir 10 unidades de energía utilizable, su EROI es de 10:1.El EROI desempeña un papel fundamental a la hora de determinar la viabilidad a largo plazo de las fuentes de energía, ya que afecta a todos los aspectos, desde la rentabilidad hasta el impacto ecológico. Los valores altos de EROI suelen asociarse con sistemas energéticos más eficientes y económicamente sostenibles, mientras que las fuentes con un EROI bajo pueden agotar los recursos y generar ganancias energéticas netas mínimas.Este concepto trasciende la economía: se correlaciona directamente con la capacidad de sustentar sociedades complejas. La civilización industrial, tal como la conocemos, se basó en fuentes de energía con una alta TRE, especialmente combustibles fósiles. A medida que estos se vuelven más escasos y su extracción requiere mayor consumo de energía, la sociedad debe hacer la transición a otras fuentes con una TRE suficientemente alta para sustentar las economías, la infraestructura y el nivel de vida.La TRE es especialmente relevante en un contexto global donde el cambio climático y las directivas políticas exigen un abandono de los combustibles fósiles. Evaluar las energías renovables y otros sistemas energéticos a través de la perspectiva de la TRE permite a los responsables políticos y a los líderes de la industria tomar decisiones de inversión más informadas que protegen la seguridad energética y garantizan la estabilidad socioeconómica.

Medición precisa de la TRE

Calcular la TRE suele ser más complejo de lo que parece a primera vista. Los insumos pueden incluir no solo energía directa, como el combustible utilizado en la perforación o la minería, sino también energía indirecta, como equipos de fabricación o insumos de transporte. Además, los límites deben estar claramente definidos: ¿debe el análisis incluir solo la extracción y el refinamiento, o también debe considerar el almacenamiento, la distribución y el uso final?

Los valores de la EROI varían considerablemente según la metodología, la ubicación y los procesos tecnológicos. Por ejemplo, la EROI del petróleo ha disminuido con el tiempo a medida que se agotan las reservas más accesibles. Las fuentes no convencionales, como las arenas bituminosas, muestran una EROI mucho menor debido a los procesos de extracción intensivos. Por el contrario, la energía hidroeléctrica suele presentar valores de EROI altos debido a la inversión relativamente baja una vez establecida la infraestructura.

Umbrales de EROI y funciones sociales

Las investigaciones sugieren que una EROI de al menos 5:1 a 7:1 es necesaria para sustentar a las sociedades industrializadas modernas. Por debajo de este umbral, es posible que los sistemas energéticos no proporcionen suficientes excedentes para mantener el crecimiento económico, la atención médica, la educación y otros servicios vitales. Por lo tanto, mantener o mejorar las funciones sociales requiere una cartera de fuentes de energía que, en conjunto, ofrezcan un excedente neto de energía adecuado. En última instancia, comprender la TRE ayuda a identificar no solo qué sistemas energéticos parecen prometedores en términos de suministro, sino también cuáles son sostenibles en términos prácticos y económicos a largo plazo.

Comparación de la EROI entre fuentes de energíaLa EROI no es uniforme entre las distintas fuentes de energía. Históricamente, los combustibles fósiles, como el petróleo crudo convencional, el carbón y el gas natural, han presentado ratios de EROI elevados, lo que los convierte en la piedra angular del desarrollo industrial. Sin embargo, estos valores han ido disminuyendo. Por ejemplo, el petróleo crudo convencional solía ofrecer valores de EROI superiores a 30:1, pero en algunas regiones ahora ha caído por debajo de 15:1 debido al mayor gasto energético necesario para su extracción y refinación.Los combustibles fósiles no convencionales, como el petróleo de esquisto bituminoso, las arenas bituminosas y la conversión de carbón en líquidos, ofrecen una EROI mucho menor, a menudo en el rango de 3:1 a 5:1, si se consideran los costos energéticos de todo el ciclo de vida. Esta disminución genera inquietud sobre la sostenibilidad a largo plazo de la dependencia de dichas fuentes, en particular al considerar sus importantes impactos ambientales.

Variabilidad del EROI de las energías renovables

Los sistemas de energía renovable, como la solar fotovoltaica (FV), la eólica, la hidroeléctrica y la geotérmica, presentan valores de EROI variables según la ubicación, la tecnología y la escala. La energía eólica suele producir ratios de EROI de entre 20:1 y 50:1, especialmente en regiones con fuertes vientos y turbinas modernas. La energía hidroeléctrica puede superar los 80:1, dada su larga vida útil y el bajo consumo de energía que requiere mantenimiento una vez construidas las presas.

El EROI de la energía solar fotovoltaica ha mejorado significativamente gracias a los avances en la fabricación y la eficiencia. Los sistemas más antiguos registraban valores de entre 5:1 y 10:1, mientras que los sistemas modernos se acercan o superan constantemente los 15:1. Sin embargo, esto aún se sitúa por debajo de los combustibles fósiles tradicionales en su mejor momento y plantea interrogantes sobre el impacto del almacenamiento y la intermitencia en la rentabilidad energética neta.

La energía geotérmica tiende a ofrecer valores moderados de EROI, de entre 10:1 y 15:1, dependiendo de la profundidad, la geología y el método de extracción. La biomasa, si bien renovable, a menudo presenta una EROI baja debido al uso extensivo del suelo, los insumos energéticos de cultivo y las ineficiencias de procesamiento; en muchos casos, se observan ratios tan bajos como 2:1 a 4:1 en general.

EROI y avances tecnológicos

La innovación tecnológica tiene un impacto significativo en la mejora de la EROI de los sistemas energéticos. Las técnicas de perforación mejoradas, una fabricación más eficiente energéticamente y la integración de redes inteligentes pueden impulsar la ganancia energética neta en todo el sistema. Sin embargo, existe un límite teórico, ya que algunas tecnologías se acercan a los límites de eficiencia termodinámica o física.

Los factores sistémicos también influyen: la integración de energías renovables con soluciones de almacenamiento como baterías o hidrógeno añade costes de entrada de energía que reducen su EROI efectivo. Calculada como "EROI en el punto de uso", esta medida ajustada ofrece una visión más matizada de la viabilidad práctica, especialmente para fuentes intermitentes como la solar y la eólica.

Impactos de la disminución del EROI

La disminución del EROI implica que más recursos sociales (mano de obra, capital y energía) deben desviarse al sector energético, lo que reduce la disponibilidad para otros fines. Este efecto de desplazamiento puede frenar el crecimiento económico, presionar las finanzas públicas y aumentar la volatilidad económica, especialmente en los países que dependen de sistemas energéticos con un EROI bajo.

También aumenta los riesgos de pobreza energética, ya que los sistemas energéticos más caros y de menor rentabilidad se traducen en precios al consumidor más altos. En consecuencia, la planificación energética a largo plazo debe priorizar no sólo la neutralidad de carbono, sino también la eficiencia energética incorporada en las cifras de EROI a nivel de sistema.

Uso de la TRE en la Planificación Estratégica

La TRE es indispensable para guiar la transición global hacia sistemas energéticos sostenibles a largo plazo. Los responsables políticos reconocen cada vez más que la selección de futuras vías energéticas basándose únicamente en las emisiones de carbono o la capacidad es insuficiente sin evaluar también el rendimiento energético neto.

La planificación energética estratégica debe tener en cuenta la TRE tanto de las tecnologías individuales como del sistema en su conjunto, incluyendo las capacidades de almacenamiento, transmisión y respuesta a la demanda. Esto es especialmente crucial a medida que las sociedades avanzan hacia redes descentralizadas y dominadas por las energías renovables, donde las fluctuaciones en la generación y el consumo complican la dinámica.

Equilibrio de la TRE con otros objetivos

Si bien una TRE elevada es deseable, otras consideraciones como la reducción de emisiones, la disponibilidad de recursos locales y la creación de empleo también influyen en las decisiones energéticas. Por ejemplo, la energía solar fotovoltaica puede ofrecer una TRE menor que la eólica o la hidroeléctrica, pero es más adecuada para la generación distribuida en entornos urbanos y puede implementarse rápidamente a gran escala.

Por lo tanto, las carteras energéticas deben equilibrar la viabilidad a corto plazo con la sostenibilidad a largo plazo. Los sistemas híbridos que combinan energías renovables con almacenamiento inteligente o gestión de la demanda pueden mitigar los déficits de TRE, a la vez que garantizan la resiliencia y la accesibilidad. La evaluación de la TRE integrada de dichos sistemas proporciona un reflejo más preciso de la sostenibilidad y la viabilidad del sistema energético.

Implicaciones políticas de la concienciación sobre la TRE

Los gobiernos y las empresas deben tener en cuenta la TRE al elaborar políticas climáticas, subsidios energéticos e inversiones en infraestructura. Las políticas que fomentan sistemas con una TRE alta generan una mayor disponibilidad neta de energía, impulsando el desarrollo socioeconómico y la resiliencia climática.

El análisis de la TRE también puede poner de manifiesto conceptos erróneos sobre la abundancia de recursos. Si bien existe abundante luz solar a nivel mundial, si convertirla en energía utilizable produce bajos rendimientos netos, la aparente abundancia puede ofrecer un menor valor práctico. Las evaluaciones exhaustivas de la EROI ayudan a evitar estos obstáculos.

Impactos sociales a largo plazo

En general, la EROI influye en la estructura potencial de las sociedades futuras. Las trayectorias con una EROI baja pueden requerir economías más simples y con menor consumo energético, mientras que una EROI más alta permite un mayor avance tecnológico, movilidad y prestación de servicios. Las civilizaciones impulsadas por sistemas energéticos con una EROI alta obtienen la flexibilidad necesaria para asignar recursos a la innovación, la educación y el bienestar.

En conclusión, una comprensión clara de la EROI es esencial para inversores, ingenieros y responsables políticos que buscan construir un panorama energético futuro que sea económicamente viable, ambientalmente sostenible y socialmente equitativo. Si bien ninguna fuente de energía ofrece una solución perfecta, priorizar sistemas con una EROI adecuada garantiza una vía fiable para las necesidades energéticas de la humanidad a largo plazo.