La energía incorporada es la suma de toda la energía necesaria para producir cualquier bien o servicio, considerada como si dicha energía estuviera incorporada o "encarnada" en el producto mismo. El concepto puede ser útil para determinar la eficacia de los dispositivos de producción o ahorro de energía , o el costo "real" de reemplazo de un edificio y, dado que los insumos energéticos generalmente implican emisiones de gases de efecto invernadero , para decidir si un producto contribuye al calentamiento global o lo mitiga . Un propósito fundamental para medir esta cantidad es comparar la cantidad de energía producida o ahorrada por el producto en cuestión con la cantidad de energía consumida en su producción.
La energía incorporada es un método de contabilidad que tiene como objetivo encontrar la suma total de la energía necesaria para todo el ciclo de vida de un producto . Para determinar qué constituye este ciclo de vida, se debe evaluar 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.
La historia de la construcción de un sistema de contabilidad que registre los flujos de energía a través de un entorno se remonta a los orígenes de la contabilidad misma. Como método distinto, a menudo se lo asocia con la teoría del valor de la "sustancia" de los fisiócratas [ 1] y, más tarde, con la energética agrícola de Sergei Podolinsky , un médico ruso, [2] y la energética ecológica de Vladmir Stanchinsky [3] .
Los principales métodos de contabilidad de energía incorporada tal como se utilizan hoy en día surgieron del modelo de insumo-producto de Wassily Leontief y se denominan análisis de energía incorporada de insumo-producto . El modelo de insumo-producto 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 insumo-producto 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 requisitos totales de energía directa e indirecta (la intensidad energética ) para cada salida realizada por el sistema. La cantidad total de energías, directas e indirectas, para toda la cantidad de producción se denominó energía incorporada .
El análisis de la energía incorporada se interesa por la energía que se destina a sustentar a un consumidor , y por lo tanto toda la depreciación de la energía se asigna a la demanda final del consumidor. Diferentes metodologías utilizan diferentes escalas de datos para calcular la energía incorporada en productos y servicios de la naturaleza y la civilización humana . El consenso internacional sobre la idoneidad de las escalas y metodologías de datos está pendiente. Esta dificultad puede dar una amplia gama de valores de energía incorporada para cualquier material dado. En ausencia de una base de datos dinámica pública global integral de energía incorporada, los cálculos de energía incorporada pueden omitir datos importantes sobre, por ejemplo, la construcción y el mantenimiento de caminos/autopistas rurales necesarios para mover un producto, marketing , publicidad, servicios de catering, servicios no humanos y similares. Tales omisiones pueden ser una fuente de error metodológico significativo en las estimaciones de energía incorporada. [7] Sin una estimación y declaración del error de energía incorporada, es difícil calibrar el índice de sostenibilidad y, por lo tanto, el valor de cualquier material, proceso o servicio dado para los procesos ambientales y económicos.
El SBTool, el Código para hogares sostenibles del Reino Unido , fue, y el LEED de los 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 porque 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, consulte el Inventario de energía incorporada y material de 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 fabricar un kilogramo de producto) y tCO2 ( toneladas de dióxido de carbono creadas por la energía necesaria para fabricar un kilogramo de producto). La conversión de MJ a tCO2 no es sencilla porque los distintos tipos de energía (petróleo, eólica, solar, nuclear, etc.) emiten distintas cantidades de dióxido de carbono, por lo que la cantidad real de dióxido de carbono emitido cuando se fabrica un producto dependerá del tipo de energía utilizada en el proceso de fabricación. Por ejemplo, el Gobierno australiano [9] da un promedio global de 0,098 tCO2 = 1 GJ. Esto es lo mismo que 1 MJ = 0,098 kgCO2 = 98 gCO2 o 1 kgCO2 = 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, lo que llevó al uso del concepto de agua incorporada . [10]
Existe una variedad de bases de datos para cuantificar la energía incorporada de bienes y servicios, incluidos materiales y productos. Estas se basan en una variedad de fuentes de datos diferentes, con variaciones en la relevancia geográfica y temporal y la integridad 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 de agua incorporada y emisiones de gases de efecto invernadero. [11] La razón principal de las diferencias en los datos de energía incorporada entre bases de datos se debe a la fuente de datos y la metodología utilizada en su recopilación. Los datos de "proceso" de abajo hacia arriba generalmente provienen de los fabricantes y proveedores de productos. Si bien estos datos son generalmente más confiables y específicos para productos particulares, la metodología utilizada para recopilar datos de proceso generalmente da como resultado que se excluya gran parte de la energía incorporada de un producto, principalmente debido al tiempo, los costos y la complejidad de la recopilación de datos. Los datos de entrada-salida de arriba hacia abajo con extensión ambiental (EEIO), basados en estadísticas nacionales, se pueden utilizar para llenar estas lagunas de datos. Si bien el análisis EEIO de productos puede ser útil por sí solo para el alcance inicial de la energía incorporada, generalmente es mucho menos confiable que los datos de proceso y rara vez es 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 llenando cualquier brecha 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], brindan una evaluación más integral de la energía incorporada de productos y materiales.
Datos seleccionados del Inventario de Carbono y Energía (ICE) elaborado por la Universidad de Bath (Reino Unido) [8]
En teoría, la energía incorporada es la energía que se utiliza para extraer materiales de las minas, fabricar vehículos, ensamblarlos, transportarlos, mantenerlos y transformarlos en energía para el transporte y, en última instancia, reciclarlos. Además, también hay que tener en cuenta la energía necesaria para construir y mantener las redes de transporte, ya sean por carretera o por ferrocarril. El proceso que se debe implementar es tan complejo que nadie se atreve a dar cifras.
Según el Instituto del Desarrollo Sostenible y de las Relaciones Internacionales, en el ámbito del transporte, «resulta sorprendente constatar 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 que consumimos 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]
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Según Volkswagen , el contenido de energía incorporada de un Golf A3 con motor de gasolina asciende a 18 000 kWh (es decir, el 12 % de los 545 GJ que se muestran en el informe [15] ). Un Golf A4 (equipado con un motor de inyección directa turboalimentado ) tendrá una energía incorporada de 22 000 kWh (es decir, el 15 % de los 545 GJ que se muestran en el informe [15] ). Según la agencia francesa de energía y medio ambiente ADEME [16], un automóvil tiene un contenido de energía incorporada de 20 800 kWh, mientras que un vehículo eléctrico muestra un contenido de energía incorporada de 34 700 kWh.
Un coche eléctrico tiene una mayor energía incorporada que uno con motor de combustión, debido a la batería y a 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] con sus baterías más pequeñas que las de un coche totalmente eléctrico.
En cuanto a la energía propiamente dicha, el factor de retorno energético sobre la energía invertida (EROEI) del combustible se puede estimar en 8, lo que significa que a cierta cantidad de energía útil proporcionada por el combustible se le debe añadir 1/7 de esa cantidad en energía incorporada del combustible. En otras palabras, el consumo de combustible debería aumentar en un 14,3% debido al EROEI del combustible.
Según algunos autores, para producir 6 litros de gasolina se necesitan 42 kWh de energía incorporada (lo que corresponde aproximadamente a 4,2 litros de diésel en términos de contenido energético). [18]
En este caso, hay 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, un 6%). [19]
Treloar et al. han estimado 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]
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Aunque la mayor parte de la atención para mejorar la eficiencia energética en los edificios se ha centrado en sus emisiones operativas, 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 en función de factores como la edad del edificio, el clima y los materiales). En el pasado, este porcentaje era mucho menor, pero como se ha puesto mucho más énfasis en la reducción de las emisiones operativas (como las mejoras de eficiencia en los sistemas de calefacción y refrigeración), la contribución de la energía incorporada ha cobrado mucho más importancia. Algunos ejemplos de energía incorporada incluyen: la energía utilizada para extraer materias primas, procesar materiales, ensamblar componentes de productos, transporte entre cada paso, construcción, mantenimiento y reparación, deconstrucción y eliminación. Como tal, es importante emplear un marco de contabilidad de carbono de vida útil completa 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, a fin de evitar cambios en las necesidades energéticas entre escalas del entorno construido. [23] [24] [25] [26]
EROEI (Energía devuelta sobre la energía invertida) proporciona una base para evaluar la energía incorporada debido a la energía.
La energía final debe multiplicarse por para obtener la energía incorporada.
Dado un EROEI de ocho eg, una séptima parte de la energía final corresponde a la energía incorporada.
Además, para obtener realmente la energía incorporada total, también hay que tener en cuenta la energía incorporada que se genera en la construcción y el mantenimiento de las centrales eléctricas. En este sentido, las cifras son muy necesarias.
En la Revisión estadística de la energía mundial de BP de junio de 2018 , las tep se convierten en kWh "sobre la base de la equivalencia térmica suponiendo una eficiencia de conversión del 38 % en una central térmica moderna". [ cita requerida ]
En Francia , por convención, la relación entre la energía primaria y la energía final en electricidad es de 2,58, [27] lo que corresponde a una eficiencia del 38,8%. [ cita requerida ]
En Alemania , por el contrario, debido al rápido desarrollo de las energías renovables, la relación entre energía primaria y energía final en la electricidad asciende a sólo 1,8 [28] , lo que corresponde a una eficiencia del 55,5%. [ cita requerida ]
Según EcoPassenger , [29] la eficiencia eléctrica global ascendería al 34% en el Reino Unido, al 36% en Alemania y al 29% en Francia. [30]
Según la asociación négaWatt , la energía incorporada relacionada con los servicios digitales ascendió a 3,5 TWh/a para las redes y 10,0 TWh/a para los centros de datos (la mitad para los servidores en sí, es decir, 5 TWh/a, y la otra mitad para los edificios en los que están alojados, es decir, 5 TWh/a), cifras válidas en Francia, en 2015. La organización es optimista sobre la evolución del consumo energético en el ámbito digital, subrayando el progreso técnico que se está realizando. [31] El proyecto Shift , presidido por Jean-Marc Jancovici , contradice la visión optimista de la asociación négaWatt y señala que la huella energética digital está creciendo a un ritmo del 9% anual. [32]
