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La transizione verso sistemi di energia rinnovabile potrebbe non comportare un calo dell’energia netta

Da decenni i ricercatori nel campo dell’energia cercano di comprendere le implicazioni di una transizione verso un’energia completamente rinnovabile. Alcuni studi precedenti suggerivano che le tecnologie per generare energia da fonti energetiche rinnovabili, come i pannelli solari e le turbine eoliche, potrebbero non generare tanta energia netta (cioè l’energia rimanente dopo aver contabilizzato l’energia consumata per generare energia) quanto i loro metodi di lunga data. controparti dipendenti dai combustibili fossili.

I ricercatori dell’Università di Leeds hanno recentemente condotto uno studio volto a indagare ulteriormente fino a che punto questa idea sia vera, confrontando l’energia netta stimata prodotta dalla combustione di combustibili fossili con quella prodotta dalle tecnologie energetiche sostenibili. I risultati delle loro analisi, pubblicati su Nature Energy , suggeriscono che la transizione verso i sistemi di energia rinnovabile potrebbe non comportare effettivamente un calo dell’energia netta.

“Per un dato sistema energetico, il ritorno energetico sull’investimento (EROI) si riferisce al rapporto tra l’energia fornita alla società diviso per l’energia investita”, ha detto a Tech Xplore Emmanuel Aramendia, coautore dello studio. “Un punto di vista comune e duraturo è che i combustibili fossili hanno un EROEI più elevato rispetto all’energia rinnovabile e quindi restituiscono alla società sostanzialmente più energia netta rispetto ai sistemi di energia rinnovabile. Questo punto di vista mette in dubbio la possibilità di una transizione a basse emissioni di carbonio senza drastiche riduzioni degli standard di vita”.

Gli studi precedenti quantificavano in genere i rendimenti energetici dei combustibili fossili nella fase primaria di estrazione (vale a dire, l’energia estratta dai pozzi petroliferi o in altri siti). Al contrario, i rendimenti dei sistemi di energia rinnovabile sono generalmente quantificati nella fase energetica finale (ovvero, l’energia fornita agli utenti sotto forma di elettricità).

Questi studi suggeriscono che i combustibili fossili producono una quantità di energia significativamente più utilizzabile rispetto alle fonti energetiche rinnovabili . Un lavoro recente, incluso un articolo pubblicato su Nature Energy nel 2019, ha rilevato che confrontando i rendimenti energetici nella fase energetica finale, i rendimenti energetici dei combustibili fossili e delle energie rinnovabili non erano così distanti. Anche questi lavori, però, non hanno tenuto in considerazione fattori che possono essere stimati solo effettuando analisi nella fase dell’energia utile.

“Il lavoro precedente non è riuscito finora a tenere conto del fatto che i sistemi di energia rinnovabile come il solare fotovoltaico e l’energia eolica forniscono elettricità, che viene in media utilizzata con efficienze finale-uso molto più elevate (vale a dire, l’efficienza con cui il vettore energetico finale viene convertito in un flusso di energia prezioso per la società (ad esempio calore, mobilità, ecc.) rispetto ai vettori basati sui combustibili fossili”, ha affermato Aramendia.

“Ad esempio, l’efficienza di un motore a combustione interna (ad esempio un veicolo a benzina o diesel) è compresa tra il 25 e il 35%, mentre l’efficienza di un’auto elettrica è intorno all’80%. Nel nostro lavoro espandiamo i confini dell’analisi alla fase di energia utile per tenere conto degli effetti delle efficienze finali-utili.”

Nell’ambito del loro recente studio, Aramendia e i suoi colleghi hanno analizzato i dati raccolti dall’Agenzia internazionale per l’energia, con l’obiettivo di determinare l’uso diretto di energia (cioè l’uso di energia in situ) dell’industria dei combustibili fossili. Hanno inoltre utilizzato il modello input-output Exiobase, un database contenente dati monetari ed energetici provenienti da 43 paesi in tutto il mondo, per determinare l’uso indiretto dell’energia prodotta da combustibili fossili (ovvero, l’uso di energia nella catena di approvvigionamento).

“Questo ci ha fornito l’EROI della fase finale dei combustibili fossili, nel periodo 1971-2019”, ha spiegato Aramendia. “Abbiamo poi utilizzato un database energetico recentemente sviluppato presso l’Università di Leeds che descrive i flussi di energia fino allo stadio di energia utile, e quindi rappresenta esplicitamente le efficienze (dalla fine all’uso) dei vettori energetici. Utilizzando le efficienze medie del database, abbiamo potuto determinare lo stadio utile EROI dei combustibili fossili.”

Infine, i ricercatori hanno confrontato la prestazione energetica dei combustibili fossili con quella dei sistemi di energia rinnovabile (ad esempio, fotovoltaico e turbine eoliche). Il loro confronto si basava sui valori EROI identificati per i combustibili fossili, adeguati agli effetti delle efficienze finali-utili e sui valori EROI derivati ​​dalla letteratura esistente focalizzata sui pannelli solari e sull’energia eolica.

“Il nostro lavoro respinge la narrativa persistente secondo la quale i combustibili fossili hanno rendimenti energetici netti molto più elevati rispetto alle energie rinnovabili, e secondo la quale la transizione alle energie rinnovabili può essere accompagnata solo da un calo del tenore di vita”, ha affermato Aramendia. “In effetti, i nostri risultati mostrano che l’EROI dei combustibili fossili è in media molto basso nella fase utile (3,5:1, contro 8,5:1 nella fase finale), il che è dovuto all’efficienza media finale-utile molto bassa dei combustibili fossili.”

I risultati delle analisi condotte da questo team di ricercatori mettono fortemente in discussione le argomentazioni precedenti sull’elevata prestazione energetica netta dei combustibili fossili. Invece, suggeriscono che i sistemi di energia rinnovabile potrebbero in definitiva fornire alla società livelli simili di energia netta, in particolare se quantificati nella fase di energia utile.

“Investire energia nella costruzione di infrastrutture per l’energia rinnovabile è estremamente vantaggioso per la società, non solo in termini di mitigazione del cambiamento climatico, ma anche in termini di futura disponibilità di energia”, ha affermato Aramendia. “La prestazione energetica delle energie rinnovabili supera quella dei combustibili fossili. Ciò è particolarmente rilevante nel contesto di una domanda energetica globale in rapida crescita, in particolare nei paesi in via di sviluppo, dove le energie rinnovabili hanno il potenziale più elevato per fornire gli aumenti desiderati della domanda di energia”.

I risultati raccolti da Aramendia e dai suoi collaboratori potrebbero ispirare governi e politici a continuare a introdurre misure a sostegno della diffusione di sistemi di energia rinnovabile . Inoltre, potrebbero promuovere nuove iniziative che facilitino l’implementazione di questi sistemi nelle regioni geografiche in via di sviluppo e a basso reddito.

“La ricerca futura dovrebbe cercare di identificare percorsi di mitigazione che garantiscano sia una rapida eliminazione dei combustibili fossili sia un approvvigionamento energetico netto sufficiente per garantire buoni standard di vita per tutti”, ha aggiunto Aramendia. “Gli aspetti che richiedono particolare attenzione sono le disuguaglianze intra e internazionali in termini di accesso ai servizi energetici e gli investimenti energetici iniziali e iniziali richiesti per la transizione energetica, che potrebbero temporaneamente ridurre l’energia netta disponibile per la società nelle prime fasi della transizione .”

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