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Emergía

Emergia es la cantidad de energía consumida en transformaciones directas e indirectas para fabricar un producto o servicio. [1] Emergia es una medida de las diferencias de calidad entre diferentes formas de energía. Emergia es una expresión de toda la energía utilizada en los procesos de trabajo que generan un producto o servicio en unidades de un tipo de energía. Emergia se mide en unidades de emjoule s, una unidad que se refiere a la energía disponible consumida en las transformaciones. Emergia da cuenta de diferentes formas de energía y recursos (por ejemplo, luz solar, agua, combustibles fósiles , minerales, etc.) Cada forma es generada por procesos de transformación en la naturaleza y cada una tiene una capacidad diferente para soportar el trabajo en sistemas naturales y humanos. El reconocimiento de estas diferencias de calidad es un concepto clave.

Historia

La base teórica y conceptual de la metodología emergética se fundamenta en la termodinámica [ cita requerida ] , la teoría general de sistemas [2] y la ecología de sistemas . [3] La evolución de la teoría de Howard T. Odum durante los primeros treinta años se analiza en Environmental Accounting [1] y en el volumen editado por CAS Hall titulado Maximum Power . [4]

Fondo

A partir de la década de 1950, Odum analizó el flujo de energía en los ecosistemas ( por ejemplo, Silver Springs, Florida ; [5] el atolón Enewetak en el Pacífico sur; [6] la bahía de Galveston , Texas [7] y las selvas tropicales de Puerto Rico, [8] entre otros) donde se observaron energías en diversas formas a varias escalas. Su análisis del flujo de energía en los ecosistemas y las diferencias en la energía potencial de la luz solar, las corrientes de agua dulce, el viento y las corrientes oceánicas lo llevaron a sugerir que cuando dos o más fuentes de energía diferentes impulsan un sistema, no se pueden sumar sin convertirlas primero en una medida común que tenga en cuenta sus diferencias en la calidad energética. Esto lo llevó a introducir el concepto de "energía de un tipo" como denominador común con el nombre de "costo de energía". [9] Luego amplió el análisis para modelar la producción de alimentos en la década de 1960, [9] y en la década de 1970 a los combustibles fósiles . [10] [11]

La primera declaración formal de Odum sobre lo que más tarde se denominaría emergía fue en 1973:

La energía se mide en calorías, btu , kilovatios-hora y otras unidades intraconvertibles, pero la energía tiene una escala de calidad que no está indicada por estas medidas. La capacidad de realizar trabajo para el hombre depende de la calidad y cantidad de energía y esto se puede medir por la cantidad de energía de un grado de calidad inferior requerida para desarrollar el grado superior. La escala de energía va desde la luz solar diluida hasta la materia vegetal, el carbón, del carbón al petróleo, a la electricidad y hasta los esfuerzos de alta calidad del procesamiento de información por ordenador y humano . [12]

En 1975, introdujo una tabla de "Factores de Calidad de la Energía", kilocalorías de energía solar necesarias para producir una kilocaloría de una energía de mayor calidad, [13] la primera mención del principio de jerarquía energética que establece que "la calidad de la energía se mide por la energía utilizada en las transformaciones" de un tipo de energía al siguiente.

Estos factores de calidad de la energía se establecieron sobre una base de combustible fósil y se denominaron "Equivalentes de trabajo de combustible fósil" (FFWE, por sus siglas en inglés), y la calidad de las energías se midió sobre la base de un estándar de combustible fósil con equivalentes aproximados de 1 kilocaloría de combustible fósil igual a 2000 kilocalorías de luz solar. Los "índices de calidad de la energía" se calcularon evaluando la cantidad de energía en un proceso de transformación para crear una nueva forma y luego se utilizaron para convertir diferentes formas de energía en una forma común, en este caso equivalentes de combustible fósil. Los FFWE se reemplazaron por equivalentes de carbón (CE, por sus siglas en inglés) y, en 1977, el sistema de evaluación de la calidad se estableció sobre una base solar y se denominó equivalentes solares (SE, por sus siglas en inglés). [14]

Energía encarnada

El término " energía incorporada " se utilizó durante un tiempo a principios de la década de 1980 para referirse a las diferencias de calidad de la energía en términos de sus costos de generación y una relación llamada "factor de calidad" para las calorías (o julios) de un tipo de energía requeridas para producir las de otro. [15] Sin embargo, dado que el término energía incorporada fue utilizado por otros grupos que evaluaban la energía de combustibles fósiles requerida para generar productos y no incluían todas las energías ni usaban el concepto para implicar calidad, la energía incorporada se abandonó en favor de "calorías solares incorporadas", y los factores de calidad comenzaron a conocerse como "relaciones de transformación".

Introducción del término “emergia”

El uso del término "energía incorporada" para este concepto fue modificado en 1986 cuando David Scienceman , un profesor visitante de la Universidad de Florida de Australia, sugirió el término "emergia" y "emjoule" o "emcaloría" como unidad de medida para distinguir las unidades de emergía de las unidades de energía disponible. [16] El término relación de transformación se acortó a transformidad aproximadamente al mismo tiempo. Es importante señalar que a lo largo de estos veinte años, la línea de base para evaluar las formas de energía y recursos pasó de la materia orgánica a los combustibles fósiles y, finalmente, a la energía solar.

Después de 1986, la metodología emergética continuó desarrollándose a medida que la comunidad de científicos se expandía y las nuevas investigaciones aplicadas a sistemas combinados de seres humanos y naturaleza presentaban nuevas preguntas conceptuales y teóricas. La maduración de la metodología emergética dio como resultado definiciones más rigurosas de términos y nomenclatura y un refinamiento de los métodos de cálculo de transformidades. La Sociedad Internacional para el Avance de la Investigación Emergética Archivado el 13 de mayo de 2016 en Wayback Machine y una Conferencia Internacional bienal en la Universidad de Florida respaldan esta investigación.

Cronología

Definiciones y ejemplos

Emergía : cantidad de energía de una forma que se utiliza en transformaciones directas e indirectas para fabricar un producto o servicio. La unidad de emergía es el emjoule o joule de emergía. Utilizando emergía, la luz solar, el combustible, la electricidad y el servicio humano pueden ponerse en una base común expresando cada uno de ellos en los emjoules de energía solar que se requieren para producirlos. Si la emergía solar es la línea de base, entonces los resultados son emjoules solares (abreviado seJ). Aunque se han utilizado otras líneas de base, como emjoules de carbón o emjoules eléctricos, en la mayoría de los casos los datos de emergía se dan en emjoules solares.

Valores de emergía unitarios (UEV) : la emergía necesaria para generar una unidad de salida. Tipos de UEV:

Transformidad : entrada de energía por unidad de salida de energía disponible. Por ejemplo, si se requieren 10 000 emjoules solares para generar un julio de madera, entonces la transformidad solar de esa madera es 10 000 emjoules solares por julio (abreviado como seJ/J). La transformidad solar de la luz solar absorbida por la Tierra es 1,0 por definición.
Emergía específica : emergía por unidad de masa producida. La emergía específica suele expresarse como emergía solar por gramo (seJ/g). Como se requiere energía para concentrar materiales, el valor de emergía unitaria de cualquier sustancia aumenta con la concentración. Por lo tanto, los elementos y compuestos que no abundan en la naturaleza tienen relaciones emergía/masa más altas cuando se encuentran en forma concentrada, ya que se requiere más trabajo ambiental para concentrarlos, tanto espacial como químicamente.
Emergia por unidad de dinero : la emergía que sustenta la generación de una unidad de producto económico (expresada en términos monetarios) . Se utiliza para convertir dinero en unidades de emergía. Dado que el dinero se paga por bienes y servicios, pero no por el medio ambiente, la contribución a un proceso representada por los pagos monetarios es la emergía que el dinero compra. La cantidad de recursos que el dinero compra depende de la cantidad de emergía que sustenta la economía y de la cantidad de dinero en circulación. Se puede calcular una relación emergía/dinero promedio en julios solares/dólar dividiendo el uso total de emergía de un estado o nación por su producto económico bruto. Varía según el país y se ha demostrado que disminuye cada año, lo que es un índice de inflación. Esta relación emergía/dinero es útil para evaluar los insumos de servicio expresados ​​en unidades monetarias donde es apropiado un salario promedio.
Emergía por unidad de trabajo : la emergía que sustenta una unidad de trabajo directo aplicado a un proceso . Los trabajadores aplican sus esfuerzos a un proceso y, al hacerlo, invierten indirectamente en él la emergía que hizo posible su trabajo (alimentos, capacitación, transporte, etc.). Esta intensidad de emergía generalmente se expresa como emergía por tiempo (seJ/año; seJ/hora), pero también se utiliza la emergía por dinero ganado (seJ/$). La mano de obra indirecta requerida para fabricar y suministrar los insumos de un proceso generalmente se mide con el costo en dólares de los servicios, de modo que su intensidad de emergía se calcula como seJ/$.
Empoderar : un flujo de emergía (es decir, emergía por unidad de tiempo) .

Método de contabilidad

La contabilidad emergética convierte la base termodinámica de todas las formas de energía, recursos y servicios humanos en equivalentes de una única forma de energía, normalmente la solar. Para evaluar un sistema, un diagrama de sistema organiza la evaluación y contabiliza las entradas y salidas de energía. A partir del diagrama se construye una tabla de los flujos de recursos, mano de obra y energía y se evalúan todos los flujos. El paso final consiste en interpretar los resultados. [1]

Objetivo

En algunos casos, se realiza una evaluación para determinar si una propuesta de desarrollo se ajusta a su entorno y permite comparar alternativas. Otro propósito es buscar el mejor uso de los recursos para maximizar la vitalidad económica.

Diagrama de sistemas

Diagrama de sistemas de una ciudad integrada en su región de apoyo que muestra la energía ambiental y las fuentes de energía no renovables que impulsan la región y el sistema de la ciudad.
Figura 1 : Diagrama del sistema energético de una ciudad en su región de apoyo

Los diagramas de sistemas muestran las entradas que se evalúan y suman para obtener la emergía de un flujo. En la Figura 1 se muestra un diagrama de una ciudad y su área de apoyo regional. [21]

Tabla de evaluación

A partir del diagrama se construye una tabla (véase el ejemplo siguiente) de flujos de recursos, mano de obra y energía. Los datos brutos sobre los flujos de entrada que cruzan el límite se convierten en unidades de emergía y luego se suman para obtener la emergía total que sustenta el sistema. Los flujos de energía por unidad de tiempo (normalmente por año) se presentan en la tabla como partidas separadas.

Leyenda

Todas las tablas van seguidas de notas a pie de página que muestran citas de datos y cálculos.

Cálculo de valores unitarios

La tabla permite calcular un valor de emergía unitario. La última fila de salida (fila “O” en la tabla de ejemplo anterior) se evalúa primero en unidades de energía o masa. Luego se suma la emergía de entrada y se calcula el valor de emergía unitario dividiendo la emergía por las unidades de salida.

Indicadores de desempeño

un diagrama básico que muestra un progreso económico que extrae recursos del medio ambiente que son energías tanto renovables como no renovables y retroalimentaciones de la economía principal.
Figura 2 : Diagrama de sistemas que muestra los flujos utilizados en los índices de indicadores de desempeño

La figura 2 muestra las contribuciones ambientales no renovables (N) como un almacenamiento de materiales emergéticos, insumos ambientales renovables (R) e insumos de la economía como bienes y servicios adquiridos (F). Los insumos adquiridos son necesarios para que el proceso se lleve a cabo e incluyen servicios humanos y energía y materiales no renovables adquiridos que se traen de otras partes (combustibles, minerales, electricidad, maquinaria, fertilizantes, etc.). En la figura 2 se presentan varias proporciones o índices que evalúan el desempeño global de un proceso.

Otras proporciones son útiles dependiendo del tipo y la escala del sistema en evaluación.

Usos

El reconocimiento de la importancia de la energía para el crecimiento y la dinámica de los sistemas complejos ha dado lugar a un mayor énfasis en los métodos de evaluación ambiental que pueden dar cuenta e interpretar los efectos de los flujos de materia y energía en todas las escalas de los sistemas de la humanidad y la naturaleza. En la siguiente tabla se enumeran algunas áreas generales en las que se ha empleado la metodología emergética.

Controversias

El concepto de emergía ha sido controvertido en el ámbito académico, incluyendo la ecología, la termodinámica y la economía. [23] [24] [25 ] [26] [27] [28] La teoría de la emergía ha sido criticada por supuestamente ofrecer una teoría energética del valor para reemplazar otras teorías del valor . [ cita requerida ] El objetivo declarado de las evaluaciones de emergía es proporcionar una valoración "ecocéntrica" ​​de los sistemas y procesos. Por lo tanto, no pretende reemplazar los valores económicos sino proporcionar información adicional, desde un punto de vista diferente. [ cita requerida ]

La idea de que una caloría de luz solar no es equivalente a una caloría de combustible fósil o electricidad parece absurda para muchos, basándose en la definición de la Primera Ley de las unidades de energía como medidas de calor (es decir, el equivalente mecánico de Joule del calor ). [29] Otros han rechazado el concepto por impráctico ya que desde su perspectiva es imposible cuantificar objetivamente la cantidad de luz solar que se requiere para producir una cantidad de petróleo. Al combinar los sistemas de la humanidad y la naturaleza y evaluar el aporte ambiental a las economías, los economistas convencionales critican la metodología emergética por no tener en cuenta los valores del mercado. [ cita requerida ]

Véase también

Notas

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