EROEI ( engelska energy returned on energy invested ), eller EROI ( energy return on investment - förhållandet mellan mottagen energi och förbrukad, energi lönsamhet [1] ) inom fysik , ekonomisk och miljömässig energi - förhållandet mellan mängden användbar (användbar) energi som tas emot från en viss energikälla (resurs), till den mängd energi som används för att erhålla denna energiresurs . [2] [3] Om EROEI för någon resurs är mindre än eller lika med en, förvandlas en sådan resurs till en "absorberare" av energi och kan inte längre användas som en primär energikälla.
Naturliga, eller naturliga, energikällor tas vanligtvis inte med i beräkningen av den investerade (investerade) energin. Endast mänskliga energikostnader beaktas.
Till exempel, för biobränslen , tas inte hänsyn till insolation , som ger fotosyntes , och energin från stjärnfusion av klyvbara nuklider tas inte med i beräkningen vid beräkning av EROEI för kärnenergi . Mottagen energi avser endast nyttig energi och inte förluster som värme .
Eftersom det mesta av energin som krävs för att framställa olja från tjärsand erhålls genom att förbränna billiga fraktioner som separeras under anrikningsprocessen, finns det två sätt att beräkna EROEI för olja: med endast det externa energibidraget (högre koefficientvärde) eller ta ta hänsyn till alla energibidrag, inklusive de som genereras från producerad olja (lägre värde).
EROEI och nettoenergivinst mäter samma värde - kvaliteten på energiresursen , men numerärt med olika metoder. Nettoenergivinsten beskriver de absoluta värdena, medan EROEI visar förhållandet, det vill säga effektiviteten i processen. De är relaterade med en enkel formel:
Totalt mottagen energi / förbrukad energi = EROEIeller
(Nettoenergivinst / Energikostnad) = EROEI.
| EROI (för USA) | Bränsle |
|---|---|
| 1.3 | biodiesel |
| 3.0 | Tar Sands |
| 80,0 | Kol |
| 1.3 | Etanol från majs |
| 5.0 | Etanol från sockerrör |
| 100,0 | Vattenkraft (vattenkraft) |
| 35,0 | Oljeimport , 1990 |
| 18,0 | Oljeimport, 2005 |
| 12,0 | Oljeimport, 2007 |
| 8,0 | Sök efter oljefält |
| 20.0 | Oljeproduktion |
| 10,0 | Naturgas , 2005 |
| 10,0 | Kärnkraft (med diffusionsanrikning) |
| 50,0 - 75,0 [4] | Kärnenergi (med anrikning i centrifuger, snabba neutronreaktorer eller toriumreaktorer) |
| 30,0 | Olja och gas, 1970 |
| 14.5 | Olja och gas, 2005 |
| 34,0 [5] | Fotoelektricitet |
| 5.0 | Oljeskiffer ( Kerogen Oil ) |
| 1.6 | solfångare |
| 1.9 | Plan platt solfångare |
| 18,0 | Vind |
| 35,0 | Världens oljeproduktion |
Hög energiförbrukning per capitaanses önskvärt eftersom det är förknippat med den höga levnadsstandard som energikrävande maskiner ger. Samhället tenderar att utnyttja energiresurserna med den högsta EROEI först eftersom de producerar mest energi med minsta ansträngning. Efter uttömning av icke-förnybara högkvalitativa resurser, används resurser med progressivt lägre EROEI-värden i framtiden.
Till exempel, när olja först upptäcktes, räckte i genomsnitt ett fat (fat) olja för att hitta, utvinna och bearbeta 100 fat olja. Under det senaste århundradet har detta förhållande gradvis minskat till tre fat per fat spenderat i USA och cirka 10:1 i Saudiarabien. [6] År 2006 var EROEI för vindenergi i Nordamerika och Europa ungefär 20:1, [7] vilket bidrog till att utöka användningen.
Även om många andra egenskaper hos en energiresurs är viktiga (till exempel olja är energirik och transporterbar, och vindenergi är föränderlig), blir det i vilket fall som helst, när EROEI för de viktigaste energikällorna i ekonomin minskar, svårare att utvinna energi, och dess värde i förhållande till andra resurser och varor stiger. Därför är EROEI viktig när man jämför energialternativ. Eftersom kostnaden för energi för att generera energi kräver produktiv ansträngning, i takt med att EROEI minskar, tas en allt större del av ekonomin upp genom att erhålla samma mängd ren energi.
Sedan jordbrukets uppfinning har människor i allt högre grad använt exogena energikällor utöver sin muskelstyrka, främst lättillgängliga energiresurser (det vill säga med en hög EROEI), vilket motsvarar begreppet energislavar . Thomas Homer-Dixon [8] har visat att nedgången i EROEI i det sena romarriket var en av faktorerna bakom dess kollaps på 400-talet e.Kr. e. I The Upside of Down föreslog han att EROEI-analys är grunden för att förklara civilisationernas uppgång och fall, och att det är möjligt att beräkna befolkning baserat på 2500-3000 kalorier per person och dag. Miljöskador ( avskogning , förlust av markens bördighet, i synnerhet - södra Spanien, södra Italien, Sicilien och särskilt i norra Afrika), från och med 200-talet. n. e. som EROEIs fall ledde till att det romerska riket kollapsade. Minimum kom 1084, då befolkningen i Rom, som under sin storhetstid under Trajanus var 1,5 miljoner, sjönk till 15 tusen människor. Samma teori förklarar Maya-civilisationens cykler och kollapsen av den kambodjanska civilisationen . Joseph Tainter [9] föreslog att nedgången i EROEI är huvudorsaken till kollapsen av komplexa samhällen. Nedgången i EROEI på grund av utarmningen av icke-förnybara resurser utgör en svår utmaning för industriekonomierna.
Det finns oro för energikannibalism (förbrukning av energi för energiproduktion), där energitillväxten kan begränsas om klimatneutralitet krävs. Denna tekniska begränsning är känd som energikannibalism och beskriver effekten där snabb tillväxt i den totala energiproduktionen eller energieffektiviteten skapar en efterfrågan på energi som kannibaliserar energin från befintliga tillverknings- eller energianläggningar. [tio]
Solcellsuppfödaren löser några av dessa problem. En solcellsfabrik är en anläggning för tillverkning av fotovoltaiska paneler som kan göras energioberoende genom att använda den energi som genereras genom att använda dessa paneler på taket. En sådan anläggning är inte bara energioberoende, utan också en stor leverantör av ny energi. Forskning inom detta koncept utfördes av Center for Photovoltaic Engineering, University of New South Wales, Australien. [11] [12] Resultaten av studien fastställer ett visst matematiskt samband för en solcellsanläggning, vilket visar att energivinsten kommer att vara tillräcklig. [13] BP Solar planerade att bygga en sådan anläggning i Frederick, Maryland , USA , men idén förverkligades inte.