La energía incorporada es la suma de toda la energía necesaria para producir cualquier bien o servicio, considerada como si esa energía estuviera incorporada o "incorporada" en el producto mismo. El concepto puede ser útil para determinar la efectividad de los dispositivos que producen o ahorran energía , o el costo "real" de reemplazo de un edificio y, debido a que los insumos de energía generalmente implican emisiones de gases de efecto invernadero , para decidir si un producto contribuye o mitiga calentamiento global . 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 para producirlo.
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 del producto . Determinar lo que constituye este ciclo de vida incluye evaluar la relevancia y el alcance de la energía en la extracción, transporte , fabricación , montaje, instalación, desmontaje, deconstrucción y/o descomposición de materias primas, así como los recursos humanos y secundarios.
La historia de la construcción de un sistema de cuentas 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 asocia con la teoría del valor de la "sustancia" del fisiócrata , [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 entrada-salida de Wassily Leontief y se denominan análisis de energía incorporada de entrada-salida . El modelo 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 Entrada-Salida de Leontief fue adaptado al análisis de energía incorporada por Hannon [6] para describir los flujos de energía de los ecosistemas. La adaptación de Hannon tabuló los requisitos totales de energía directa e indirecta (la intensidad energética ) para cada producción realizada por el sistema. La cantidad total de energías, directas e indirectas, para la cantidad total de producción se llamó energía incorporada .
El análisis de la energía incorporada está interesado en qué energía se destina a sustentar a un consumidor , por lo que 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 . Está pendiente el consenso internacional sobre la idoneidad de las escalas y metodologías de datos. Esta dificultad puede dar lugar a una amplia gama de valores de energía incorporada para cualquier material determinado. En ausencia de una base de datos dinámica pública global integral sobre energía incorporada, los cálculos de energía incorporada pueden omitir datos importantes sobre, por ejemplo, la construcción y el mantenimiento de caminos/carreteras rurales necesarios para mover un producto, marketing , publicidad, servicios de catering, servicios no humanos. y similares. Estas omisiones pueden ser una fuente de errores metodológicos importantes en las estimaciones de energía incorporada. [7] Sin una estimación y declaración del error energético incorporado, es difícil calibrar el índice de sostenibilidad y, por tanto, el valor de cualquier material, proceso o servicio determinado para los procesos ambientales y económicos.
El SBTool, Código para Hogares Sostenibles del Reino Unido, era, y LEED de EE. UU. sigue siendo, un método en el que se clasifica 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 cual 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 menos energía incorporada. Las listas comparativas (para ver un ejemplo, consulte el Inventario de materiales de carbono y energía incorporados 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 de energía incorporada típicas utilizadas son MJ/kg (megajulios de energía necesarios para fabricar un kilogramo de producto), tCO 2 (toneladas de dióxido de carbono creadas por la energía necesaria para fabricar un kilogramo de producto). Convertir MJ a tCO 2 no es sencillo porque diferentes tipos de energía (petróleo, eólica, solar, nuclear, etc.) emiten diferentes cantidades de dióxido de carbono, por lo que la cantidad real de dióxido de carbono emitida cuando se fabrica un producto dependerá de la Tipo de energía utilizada en el proceso de fabricación. Por ejemplo, el gobierno australiano [9] da un promedio global de 0,098 tCO 2 = 1 GJ. Esto es lo mismo que 1 MJ = 0,098 kgCO 2 = 98 gCO 2 o 1 kgCO 2 = 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 incorporados al agua. Esto ha llevado 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. Estos se basan en una variedad de fuentes de datos diferentes, con variaciones en la relevancia geográfica y temporal y en la integridad de los límites del sistema. Una de esas 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 compilación. Los datos de "proceso" ascendentes suelen obtenerse de fabricantes y proveedores de productos. Si bien estos datos son generalmente más confiables y específicos de 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. Para llenar estos vacíos de datos se pueden utilizar datos de insumos y productos ambientalmente ampliados (EEIO) de arriba hacia abajo, basados en estadísticas nacionales. Si bien el análisis EEIO de productos puede ser útil por sí solo para determinar 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 datos de proceso disponibles y llenando cualquier vacío 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] proporcionan una evaluación más completa 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]
Teóricamente, la energía incorporada representa la energía utilizada para extraer materiales de las minas, fabricar vehículos, ensamblarlos, transportarlos, mantenerlos y transformarlos para transportar energía y, en última instancia, reciclar estos vehículos. Además, también se debe tener en cuenta la energía necesaria para construir y mantener las redes de transporte, ya sean por carretera o por ferrocarril. El proceso a implementar es tan complejo que nadie se atreve a dar cifras.
Según el Instituto de Desarrollo Duradero y Relaciones Internacionales, en el ámbito del transporte, "es sorprendente observar que consumimos más energía incorporada en nuestros gastos de transporte que energía directa", y "consumimos menos energía para desplazarnos en nuestro vehículos personales que consumimos la energía que necesitamos 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 energético incorporado de un Golf A3 con motor de gasolina asciende a 18.000 kWh (es decir, el 12% de 545 GJ, como se indica en el informe [15] ). Un Golf A4 (equipado con turbocompresor de inyección directa ) mostrará una energía incorporada de 22.000 kWh (es decir, el 15% de los 545 GJ, como se indica en el informe [15] ). Según la agencia francesa de energía y medio ambiente ADEME [16], un automóvil tiene un contenido energético incorporado de 20.800 kWh, mientras que un vehículo eléctrico presenta un contenido energético incorporado de 34.700 kWh.
Un coche eléctrico tiene una mayor energía incorporada que uno con motor de combustión, debido a la batería y la electrónica. Según Science & Vie , la energía incorporada de las baterías es tan elevada que los coches híbridos recargables constituyen la solución más adecuada, [17] con baterías más pequeñas que las de un coche totalmente eléctrico.
En cuanto a la energía en sí, el factor energía retornada 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 sumar 1/7 de esa cantidad en energía incorporada del combustible. . En otras palabras, el consumo de combustible debería incrementarse en un 14,3% debido a la 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]
Aquí tenemos 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, el 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 uno de los componentes de 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 provenir de su energía incorporada (este porcentaje varía según factores como antigüedad del edificio, clima y materiales). En el pasado, este porcentaje era mucho menor, pero como se ha puesto mucho énfasis en reducir las emisiones operativas (como mejoras de eficiencia en los sistemas de calefacción y refrigeración), la contribución de energía incorporada ha entrado en juego mucho más. Ejemplos de energía incorporada incluyen: la energía utilizada para extraer recursos crudos, 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 toda la vida al 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, para evitar cambiar las necesidades energéticas entre las escalas del entorno construido. [23] [24] [25] [26]
EROEI (Energía devuelta sobre energía invertida) proporciona una base para evaluar la energía incorporada debida a la energía.
La energía final debe multiplicarse por para obtener la energía incorporada.
Dado un TRE de ocho, por ejemplo, una séptima parte de la energía final corresponde a la energía incorporada.
No sólo eso, para obtener realmente la energía incorporada total, también se debe tener en cuenta la energía incorporada debida a la construcción y mantenimiento de las centrales eléctricas. Aquí las cifras son muy necesarias.
En la Revisión estadística de la energía mundial de BP de junio de 2018 , los tep se convierten en kWh "sobre la base de la equivalencia térmica, suponiendo una eficiencia de conversión del 38% en una central térmica moderna".
En Francia , por convención, la relación entre energía primaria y energía final en electricidad asciende a 2,58, [27] lo que corresponde a una eficiencia del 38,8%.
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 sólo a 1,8, [28] lo que corresponde a una eficiencia del 55,5%.
Según EcoPassenger , [29] la eficiencia eléctrica global ascendería al 34% en el Reino Unido, el 36% en Alemania y el 29% en Francia. [30]
Según la asociación négaWatt , la energía incorporada relacionada con los servicios digitales ascendía a 3,5 TWh/a para las redes y 10,0 TWh/a para los centros de datos (la mitad para los servidores propiamente dichos, 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 se muestra optimista sobre la evolución del consumo energético en el ámbito digital, subrayando los avances técnicos que se están 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 crece un 9% anual. [32]
