Enerji geri dönüş oranı veya TRE - İngilizce kısaltmalar : EROEI , " Enerji İade On Enerji Yatırıma " , ERoEI veya EROI , " Enerji İade On Yatırım " da kullanılan Fransızca - Bir elde kullanılabilir enerji , enerji vektörü ile ilgili, bu enerjiyi elde etmek için harcanan enerji miktarı. Bir kaynağın ERR'si 1'den küçük veya eşit olduğunda, bu enerji kaynağı bir "enerji yutağı" haline gelir ve artık bir enerji kaynağı olarak kabul edilemez , çünkü harcama sonuçtan daha büyüktür .
TRE, tek bir enerji kaynağını dikkate alır. Net enerji joule veya kWh cinsinden ifade edilen bir miktarı ifade ederken, ERR boyutsuz bir orandır ve üretim sürecinin verimliliğini verir.
Kullanılabilir enerji, net enerji ile harcanan enerjinin toplamıdır, dolayısıyla oran aşağıdaki formülle tanımlanır:
veya
Daha iyi anlamak için göreceli net enerjiyi tanımlayalım:
Mevcut enerjinin payına karşılık gelen nispi net enerji, bu nispi net enerjinin% 100'üne kadar olan tamamlayıcısının aslında kendi kendine tüketim olarak düşünülebileceği bilinerek ifade edilir.
Dolayısıyla, ERR'si 1 olan bir proses için enerji kazancı sıfırdır. Grafikte üretilen tüm enerjinin kendi kendine tüketildiğini görüyoruz. 5 ERR için, bir enerji birimi kullanmak 4 birimlik net enerji kazancı sağlar. Grafikte, bu durumda üretilen enerjinin% 80'inin mevcut olduğunu, ancak enerjinin% 20'sinin kendi kendine tüketildiğini görüyoruz.
ERR hesaplaması, değerlendirilen enerji kaynağını çıkarmak için gereken birincil enerji miktarını tahmin etmeye dayanır. ERR hesaplama yöntemi üzerinde fikir birliği yoktur, bu nedenle aynı enerji için birkaç tahmin önerilmiştir.
ASPO İtalya tarafından 2005 yılında yayınlanan bir tablodan oluşturulan ve aynı yıl Cutler J. Cleveland (in) tahminleriyle desteklenen aşağıdaki tablo , bu tarih veya daha önceki ana enerji kaynaklarının ERR tahminlerinin bir derlemesini sunmaktadır:
Enerji kaynakları | TRE Cleveland | TRE Elliott | TRE Hore-Dantelli | TRE (Diğerleri) |
Fosil yakıtlar | ||||
Petrol - 1940'a kadar - 1970-2005'e kadar ("Bugün") |
> 100 23 8 |
50 - 100 |
5 - 15 |
|
Kömür - 1950'ye kadar - 1970'e kadar |
80 30 |
2 - 7 |
7-17 |
|
Doğal gaz | 1-5 | 5 - 6 | ||
Petrol şistleri | 0.7 - 13.3 | <1? | ||
Nükleer enerji | 5 - 100 | 5 - 100 | 10 - 60 | <1 |
Yenilenebilir enerjiler | ||||
Biyokütle | 3-5 | 5 - 27 | ||
Hidroelektrik güç | 11.2 | 50 - 250 | 50 - 200 | |
Rüzgar gücü | 5 - 80 | 20 | ||
Güneş enerjisi - Güneş termal enerjisi - Geleneksel fotovoltaik - İnce film fotovoltaikleri |
4.2 1.7 - 10 |
3 - 9 |
4 - 9 |
<1 25 - 80 |
Etanol - Şeker kamışı - Mısır - Mısır kalıntısı |
0.8 - 1.7 1.3 0.7 - 1.8 |
0.6 - 1.2 | ||
Metanol (odun) | 2.6 |
Araştırmacı göre Vaclav Smil , en rüzgara maruz kalan yerlerde bulunan büyük rüzgar türbinleri, 20 arasında bir ERR yakın olsa da, çoğu O ekler 10'un altında kalıntılar olduğu bir ERR vardır: “Uzun zamandır gelmek - tüm kadar rüzgar türbinlerini üretmek için kullanılan enerjiler [...] yenilenebilir enerjiden gelir - modern uygarlık temelde fosil yakıtlara bağımlı kalacaktır ” .
Aralıklı enerji kaynakları geleneksel enerjinin çok daha düşük bir TRE var.
Ancak literatürlerde sunulan değerler her zaman ölçülü olarak alınmalıdır.
Ne yazık ki, elektrik üretimiyle ilgili yayınlanmış birçok EROI çalışmasında sistem sınırlarının net bir tanımı eksiktir.
Ne yazık ki, elektrik üretiminin ERR'si ile ilgili birçok çalışmada, çevrenin net bir tanımı hala eksik. "
Elektrik vektörü için özellikle depolama ve ızgara dengesinin rolüne dikkat edin. Belirli çalışmalar, depolama ERR'leri ile ilgilidir. İlgili bir önlem olan Enerji Yatırımında Depolanan Enerji (ESOEI) bu tür sistemleri analiz etmek için kullanılır.
ESOI e veya ESEI e , bir depolama cihazının ömrü boyunca depolanan enerjinin, cihazı inşa etmek için gereken enerji miktarına oranıdır.
Depolama teknolojisi | ESOEI |
---|---|
Kurşun asit pili | 5 |
Çinko akış bobini | 9 |
Redox vanadyum batarya | 10 |
Sodyum sülfür akümülatörü | 20 |
Lityum iyon batarya | 32 |
Hidroelektrik pompalı depolama | 704 |
Basınçlı hava ile jeolojik depolama | 792 |
Bu sistemleri aralıklı birincil vektörler için hesaba katmak, onları kullanan sistemlerin ERR'sini azaltır. Üretim ve tüketim arasındaki denge bu nedenle ERR tahminlerini etkiler. Farklı depolama modları üzerine yapılan araştırmalar, teknik tercihlere ışık tutabilir. Böylece Barnhart ve ark. güneş ve rüzgar enerjisi için farklı depolama önerileri:
Net enerji perspektifinden bakıldığında, solar PV teknolojileri kullanılarak üretilen elektrik, planlanan tüm teknolojiler kullanılarak verimli bir şekilde depolanabilirken, rüzgar enerjisi PHS ve CAES gibi daha enerji açısından daha uygun depolama seçenekleriyle depolanmalıdır.
“Net enerji perspektifinden bakıldığında, güneş fotovoltaik teknolojisinin kullanımıyla üretilen elektrik, sunulan tüm tekniklerle (yukarıdaki makalede ve tabloda) verimli bir şekilde depolanabilirken, rüzgar enerjisi gibi daha uygun bir modda depolanmalıdır. basınçlı havanın pompalı depolanması veya jeolojik depolanması. "
Yüksek bir enerji tüketimi, yüksek bir yaşam standardıyla ilişkilendirildiği için (kendisi yüksek enerji tüketen makinelerin kullanımına dayandığı için) bazıları tarafından arzu edilir olarak kabul edilir.
Genel olarak, bir şirket, minimum çaba için maksimum enerji sağladıkları sürece, mümkün olan en yüksek ERR'ye sahip enerji kaynaklarını tercih edecektir. Yenilenemeyen enerji kaynakları ile, daha kaliteli olanların tükenmesi nedeniyle daha düşük ERR'den yararlanan kaynaklara doğru kademeli bir geçiş vardır.
Dolayısıyla, petrol bir enerji kaynağı olarak kullanılmaya başladığında, ortalama olarak bir varil, yaklaşık 100 varili bulmak, çıkarmak ve rafine etmek için yeterliydi. Bu oran, son yüzyılda tüketilen 1 varil için 3 kullanılabilir varil seviyesine (ve Suudi Arabistan'da yaklaşık 10'a bir) ulaşmak için istikrarlı bir şekilde düşmüştür.
2006 yılında, Kuzey Amerika ve Avrupa'da rüzgar enerjisi için ERR 20/1 idi ve bu da büyük ölçüde benimsenmesine yol açtı.
Belirli bir enerji kaynağının niteliklerine bakılmaksızın (örneğin, petrol, taşınması kolay bir enerji konsantresidir, rüzgar enerjisi ise aralıklıdır), ana enerji kaynaklarının ERR'si azalır azalmaz, enerjinin elde edilmesi daha zor hale gelir. ve bu nedenle fiyatı artar.
Yangının keşfedilmesinden bu yana, insanlar kas gücü oluşturmak ve yaşam standartlarını iyileştirmek için dışsal enerji kaynaklarına giderek daha fazla güveniyorlar.
Bazı tarihçiler yaşam kalitesindeki iyileşmeyi enerji kaynaklarının daha kolay kullanılmasına (yani daha iyi bir ERR'ye sahip olmaya) bağladılar. Bu, " enerji kölesi " kavramına dönüşür .
Bu getiri oranı, Nicholas Georgescu-Roegen'in çeşitli eserlerinde ve esas olarak “Enerji ve ekonomi mitleri” başlıklı makalesinde ortaya koyduğu enerji çıkmazının açıklamalarından biridir .
Thomas Homer-Dixon Roma İmparatorluğunun son yıllarında TAR düşüş Batı İmparatorluğu'nun yıkılmasından nedenlerinden biri olduğunu gösterir V inci yüzyıl AD. AD The Upside of Down adlı kitabında (bugüne kadar Fransızca'ya çevrilmedi), TRE'nin medeniyetlerin genişlemesi ve düşüşünü kısmen açıklayabileceğini öne sürüyor. Roma İmparatorluğu'nun maksimum genişlemesi sırasında (60 milyon nüfuslu), tarım ürünleri, buğday için hektar başına 12/1 ve yonca için 27/1 oranından etkilenmişti (sığır eti üretimi için 2.7: 1'lik bir oran vermiştir). ). Daha sonra, günlük ve kişi başına 2.500 ila 3.000 kaloriyi hesaba katarak, mevcut tarımsal yüzeyin çoğunun İmparatorluk vatandaşlarını beslemeye ayrıldığını hesaplayabiliriz. Ama çevresel zarar, ormansızlaşma, özellikle güney İspanya, güney İtalya ve Kuzey Afrika'da toprak verimliliğini azalan gelen sistemin bir çöküşü getirdi II inci yüzyıl Nisan MS Tabana 1084'te ulaşıldı, bu sırada Roma nüfusu 15.000'e düştü ve burada 1.5 milyon Trajan'ın altında zirve yaptı . Aynı mantık Maya uygarlığının çöküşü ve Angkor Kmer İmparatorluğu'nun çöküşü için de geçerlidir. Joseph Tainter , aynı şekilde, ERR'deki düşüşün karmaşık toplumların çöküşünün ana nedenlerinden biri olduğunu düşünüyor.
Yenilenemeyen kaynakların tükenmesiyle bağlantılı ERR'deki düşüş (özellikle Çin'de ), modern ekonomiler için bir zorluk teşkil ediyor.