Cesko.wiki ERoEI
Author
Albert FloresERoEI je zkratka pro anglický termín Energy Returned on Energy Invested (někdy se uvádí také EROI' - Energy Return On I'nvestment). Jedná se o bezrozměrnou veličinu, danou podílem energie získané z nějaké energeticky významné činnosti, technologie nebo látky, vůči energii do ní vložené, např. veškerá energie vložená do nalezení ropy a vyprodukování nafty, nebo růstu a sklizni surovin a následnému získání biopaliva.
Termín ERoEI se většinou vyskytuje tam, kde se hovoří o energetické výnosnosti paliv a zdrojů energie.
ERoEI = \frac{\hbox{Energie získaná ze zdroje}}{\hbox{Energie potřebná na získání tohoto zdroje}}
Vypovídající hodnota
Mezní hodnotou ukazatele je hodnota 1. Při této hodnotě ERoEI získáváme z dotyčného předmětu (technologie, paliva,…) tolik energie, kolik do něj vkládáme. +more Od zmiňovaného zpracování energie se předpokládá energetický zisk, který by (v uvažovaném časovém horizontu, po který bude trvat) pokryl investovaný čas, práci lidí v této činnosti angažovaných, případnou sanaci životního prostředí (např. refundaci lidí bydlících poblíž ložiska) a další, takže při ERoEI ≤ 1 (v některých případech i nad 1) nemá smysl daný energetický proces vůbec započít. Čím vyšší hodnota ukazatele, tím výhodnější je zdroj energie.
Mnohdy je pro hodnotu ERoEI zásadní, zdali je práce pro těžbu a zpracování zmechanizovaná, nebo pouze manuální, za primitivnějších podmínek. V prvním případě je energie vstupní vyšší o palivo do strojů, jejich údržbu apod. +more .
Do výpočtu je běžně zahrnuta pouze „tržní“ energie vynaložená člověkem a přírodní (primární) energetické zdroje nejsou uvažovány. Například u biopaliv není kalkulována energie slunce pohánějící fotosyntézu při růstu rostlin.
Hodnoty ERoEI pro různé zdroje energie
| Zdroje energie | Rok | Země | ERoEI | Zdroj |
|---|---|---|---|---|
| FOSILNÍ PALIVA | FOSILNÍ PALIVA | FOSILNÍ PALIVA | FOSILNÍ PALIVA | FOSILNÍ PALIVA |
| Ropa a zemní plyn - - - - - | 2006 2007 2008 2010 2010 | Globálně USA Norsko Kanada Čína | 18 11 40 15 10 | Gagnon, 2009 Guilford a kol. 2011 Grandell, 2011 Freise, 2011 Hu a kol, 2013 |
| Zemní plyn samostatně - - - | 2005 2009 - | USA Kanada USA | 67 20 18 | Sell a kol, 2011 Freise, 2011 Yaritani a Matsushima, 2014 |
| Břidlicový plyn | USA | 17 | Yaritani a Matsushima, 2014 | |
| Uhlí (blíže nespecifikováno) - - | - 2010 | - Čína | 12-24 27 | Raugei a kol. +more, 2012 Hu a kol, 2013 |
| Živičné břidlice | USA | 1,1-1,8 | Brandt, 2009 | |
| JADERNÁ ENERGIE | JADERNÁ ENERGIE | JADERNÁ ENERGIE | JADERNÁ ENERGIE | JADERNÁ ENERGIE |
| Jaderná energie | USA | 5-15 | Hall a Day, 2009 | |
| OBNOVITELNÉ ZDROJE | OBNOVITELNÉ ZDROJE | OBNOVITELNÉ ZDROJE | OBNOVITELNÉ ZDROJE | OBNOVITELNÉ ZDROJE |
| Vodní energie - průtoková - průtoková - Vlnová / přílivová | - - - | - Quebec - | > 100 205-267 15 | Cleveland a kol. , 1984 Gagnon a kol. , 2002 Gupta a Hall, 2011 |
| Větrné elektrárny - 2,3 MW, E-82 - E-82 | - - | Německo - | 51 30-50 | Torsten, 2011 Zimmermann, 2012 |
| Geotermální energie - Hydrotermální - Horké kamení | - - | - - | 2-13 2-39 | Gupta a Hall, 2011 Gupta a Hall, 2011 |
| Solární energie - Fotovoltaika - Fotovoltaika - Fotovoltaika | - - | - jižní Evropa severní Evropa jižní Evropa | 6-12 5,9-11,8 10 15-25 | Kubiszewski, 2009 Raugei a kol. , 2012 Fraunhofer ISE, 2018 Fraunhofer ISE, 2018 |
| Biomasa - Bionafta - Ethanol z cukrové třtiny - Ethanol z kukuřice | - - - | USA - USA | 1,3 0,8-10 0,8-1,6 | Pimentel a Patzek, 2005 Goldemberg, 2007 Patzek, 2004; Farrel a kol. , 2007 |
Vývoj ERoEI v čase
Hodnota ERoEI pro objevení ropy a zemního plynu byla v USA historicky až 1000:1 v roce 1919, ale v průběhu let klesala až na hodnotu 5:1 v roce 2010, pro produkci to bylo z hodnoty 25:1 v roce 1970 až na 10:1 v roce 2007.
Pro uhlí v USA se hodnota vyvíjela kaskádovitě z hodnoty cca 80:1 v raných fázích těžby na hodnotu 30:1 v 50. letech 20. +more století, přičemž následně znovu stoupla na původní hodnotu v 90 letech. Od té doby pomalu klesá.
(Ne)porovnatelnost hodnot ukazatele
Pro ukazatel není odsouhlasený standard, jaké všechny energetické aktivity spojené se zdrojem by do měření a výpočtu měly být zahrnuty. Právě kvůli rozcházejícím se hodnotám ukazatele pro stejné zdroje energie v různých vědeckých studiích byla odhalena nutnost stanovení přísnějších hranic uvažovaného energetického dosahu ve jmenovateli zlomku pro jednotlivé výpočty, aby bylo možno indexy porovnávat. +more Proto se pro ukazatel vyvinuly odvozené, zpřesněné výpočty: # Pouze přímé vstupy a výstupy energie # Energetické a neenergetické nepřímé vstupy # Externality produkčního procesu.
Sami autoři ukazatele ERoEI na základě vědecké diskuse přišli s několika zpřesněnými indexy, které se liší „místem“, pro které se ERoEI energetického zdroje počítá. Tento koncept se velice podobá prvně uvedenému: * ERoEIst - standardní výpočet, energie spotřebovaná po místo, kde palivo (zdroj energie) opouští zařízení produkce. +more Vstupující energie je pouze ta na nalezení a vytěžení zdroje. Někdy označováno také jako ERoEImm z anglického „mine-mouth“, v překladu „ústí dolu“. * ERoEIpou - energie spotřebovaná po místo užití, v překladu „point-of-use“. Zde se uvažuje i energie potřebná na dopravení do místa spotřeby. * ERoEIext - rozšířený index od slova „extended“. Zde se uvažuje krom výše uvedených také energie spotřebovaná na specifický způsob „užití“ hodnoceného zdroje, tedy např. na stavbu a údržbu silnic a dálnic u klasických pohonných hmot.
Vztah k čistému energetickému zisku
Veličina energetický zisk (též čistý energetický zisk) měří to samé co ERoEI. Vztah mezi nimi je následující:
Čistý energetický zisk / Energie spotřebovaná = ERoEI - 1
Kritika ERoEI
Měření ERoEI nemusí být vždy jednoznačné, ale neexistují standardy na to, které činnosti by měly být zahrnuty do měření ERoEI u ekonomického procesu. Při měření ERoEI se nemusí jednat pouze o palivo, ale může jít o poměrně komplexní a sofistifikovaný technologický proces s desítkami vstupů a výstupů. +more Navíc forma energie na výstupu může být zcela jiného druhu než na vstupu a taktéž není zcela jasné, do jakých detailů při výpočtu zacházet.
V případě biopaliv závisí ERoEI kromě počasí rovněž na intenzitě hnojení a na podílu ruční práce. Kritická je zejména otázka rozpočítání energetických vstupů mezi jednotlivé výstupní produkty. +more Například vedlejšími produkty při výrobě etanolu z obilí jsou sláma, kterou lze rovněž použít k výrobě energie, výpalky, které lze použít jako krmivo, teplo z chlazení destilačního zařízení. Doprava na relativně krátké vzdálenosti může EROEI biomasy výrazně snížit. Podobně v případě větrné energie závisí ERoEI na větrnosti lokality, velikosti rotoru, výšce stožáru, u jaderné energie na typu reaktoru, obohacení vstupního paliva, stupni vyhoření paliva, v případě fotovoltaiky na typu a účinnosti panelů, typu měničů, úrovni slunečního záření, sklonu a orientaci.
Dále je třeba si uvědomit, že jediné, co ERoEI sleduje, jsou toky energie v životním cyklu zdroje. Faktory jako emise skleníkových plynů, tepla, látek poškozujících ozonovou vrstvu, prachu, spotřeba vody a další dopady na životní prostředí nejsou zahrnuty. +more Tyto parametry zahrnují komplexnější studie LCA například podle metodiky CML nebo ReCiPe. Stejně tak v hodnotě ERoEI nejsou zahrnuta rizika výroby jednotky energie pro pracovníky a veřejnost, riziko havárie v důsledku chyby obsluhy, riziko mezinárodních konfliktů o zdroje, vliv na lokální zaměstnanost, ceny zemědělské půdy a nemovitostí nebo závislost na dovozu energetických zdrojů. Výběr paliva nebo technologie by se proto neměl řídit pouze podle hodnoty ERoEI.
Odkazy
Reference
Audiovizuální dokumenty
krátké vysvětlující video v angličtině - [http://www.youtube.com/watch?v=ztgz-QOOrs8]