INDICI DI VALUTAZIONE ENERGETICA: L'EROEI (Energy Return On Energy Investment)

Questo indice è fondamentale per analizzare se davvero un energia rinnovabile è conveniente.

Nell’ EROEI (o EROI  in italiano) non sono incluse le spese economiche ma solo le energie.

Nel computo dell’ EROEI includiamo l’energia spesa per ogni fase del processo d’ottenimento dell’energia “dalla culla alla tomba” per intenderci.

L’EROEI il ritorno d'energia dell’investimento energetico ovvero Energy Return On Energy Investment è il rapporto tra energia investita per costruire un impianto e l’energia che questo impianto produrrà durante la sua vita attiva.

Un EROEI deve essere molto maggiore di 1.

Un investimento energetico come la costruzione d’un impianto ha senso soltanto se l’energia prodotta dall’impianto durante la sua vita attiva è superiore a quella che è stata necessaria per costruirla (siamo disposti ad accettare EROEI più bassi soli se investiamo in un vettore (mezzo di trasporto dell’energia) energetico, perdita bilanciata dalla facilità e comodità d’uso, dalla densità energetica alta, dal facile immagazzinamento, quale può essere ad esempio l’olio vegetale sink di carbonio o l’idrogeno il mezzo di trasporto energetico del futuro.

Ma al momento della produzione dell’energia non ha senso partire in perdita. La misura dell’ EROEI è mezzo importante di comparazione tra tecnologie energetiche. Dal bilancio d’energia del biodiesel sappiamo che l’energia prodotta è doppia rispetto a quella spesa in energia fossile per la sua produzione.

Se poi si considerano tutti i sottoprodotti allora l’energia totale prodotta, è 5,4 volte superiore all’unità d’energia spesa per la produzione (Chiaramonti, 2006.www.biofox.it).

L’EROEI della tecnologia fotovoltaica può avere un valore di 9-10 pannelli in silicio di recente produzione questo vuol dire che un pannello di silicio produrrà nel corso della sua vita 9-10 volte più energia di quella necessaria per costruirlo.

Dopo 25 anni un pannello di 100 metri quadri ha prodotto l’energia necessaria a costruire circa 100 metri quadri di pannelli.

Questa di reinvestire gli interessi di qualcosa è una tipica situazione che in  campo finanziario chiamiamo: “interesse composto”.

In questo caso lo possiamo calcolare con una resa del 90% anno.

Nella pratica calcolare l’ EROEI  d’un sistema energetico non è cosa ovvia.

Dobbiamo per prima cosa calcolare l’energia necessaria alla costruzione.

Per questo bisogna sommare tutti i contributi energetici da tutte le sorgenti.

In caso di una fabbrica dovrò calcolare pure l’energia per costruire la fabbrica, quella spesa dagli operai per arrivarci, l’energia necessaria per l’estrazione della materia prima e portarla in fabbrica, quella per trasportare tutte le strutture sul luogo e poi montarle e così via. Inoltre a questi vanno aggiunti i costi che saranno necessari per smontare l’impianto alla fine del suo ciclo utile e per rimettere l’area utilizzata nelle condizioni iniziali.

Questo tipo di calcoli si chiama analisi del ciclo vita LCA ed è normato rigorosamente.

Dopo di che, si procede a calcolare l’energia prodotta dall’impianto durante il suo ciclo attivo previsto.  Il rapporto tra le due grandezze energia utilizzata ed energia ottenuta è EROEI. Spesso nell’analisi dell’EROEI vi è difficoltà notevole nel quantificare con esattezza le grandezze e spesso sono stime, col risultato che l’analisi varia con chi la fa in alcuni casi. C’è inoltre il problema dei cosiddetti costi esterni.

Questi sono tutti i costi sia monetari che energici non pagati dal produttore ma dalla società.

Per esempio nel caso del petrolio saranno i costi dell’inquinamento ad essere scaricati sulla collettività.  L’ EROEI è il miglior metro di giudizio che disponiamo.

Vi sono abbreviazioni e termini che indicano la stessa cosa dell’EROEI: EROI, EYR ovvero Energy Yield Return oppure  Energy Payback Ratio (EPR).

importante è il concetto d’emergia sollevato da Howard T.Odum che parte da un’idea molto simile all’EROEI ma cerca di mantenere una rigorosa definizione delle grandezze usate partendo dalla radiazione solare intesa come fonte prima dell’energia.

Odum in base ai suoi calcoli misura l’energia in sej o emijouile solari.

EROEI e l’emergia d’Odum alla fine misurano la stessa cosa: la resa energetica del sistema. Spesso è molto utile tradurre i calcoli energetici in termini di CO₂ risparmiata.

S’assume nel calcolo che l’energia spesa per costruire l’impianto sia tratta da impianti convenzionali a combustibili fossili e che l’energia generata dal nuovo impianto sia utilizzata per evitare che qualche altro impianto a combustibili fossili produca CO₂.

Un altro concetto simile all’EROEI è l’Energy Payback Time (ETP) ovvero il tempo di ritorno energetico. Il tempo necessario affinché un impianto produca la stessa energia necessaria per costruirlo. Il fotovoltaico ha un ETP circa di 3 anni ottenuto dividendo 30, ovvero la vita d’un pannello fotovoltaico per 9 il loro EROEI.

L’ETP in un panello fotovoltaico è compreso tra 2-5 anni.

In ogni modo la relazione fra ETP ed EROEI non si può determinare semplicemente con un rapporto. Può darsi che la resa di un sistema vari col tempo per esempio degradandosi progressivamente come nel caso delle celle fotovoltaiche a silicio amorfo.

In questo caso il sistema potrebbe avere un buon ETP  ma un basso EROEI.

Il rapporto tra eroi ed ETP dipende dalla durata di vita del sistema.

Il fotovoltaico ha un buon EROEI ma un ETP non particolarmente esaltante.

Il contrario vale, per esempio per le biomasse che hanno EROEI abbastanza bassi (addirittura minori di uno in certe fasi), però il ciclo di vita in una coltura è solamente un anno quindi l’ETP può essere migliore di quello del fotovoltaico. L’ EROEI  è una grandezza che può variare col tempo. Per le tecnologie rinnovabili, i progressi della tecnologia producono un continuo miglioramento, al contrario delle tecnologie che si basano su risorse minerarie e quindi esauribili.

In questo caso le migliorie tecnologiche non riescono a tenere il passo con il progressivo esaurimento delle risorse che causa un aumento dei costi sia monetari che energetici con la conseguente riduzione dell’ EROEI e l’allungamento di ETP (vedi sabbie bituminose con EROEI  che tende a meno di uno).

Il caso classico è quello del petrolio che era partito con EROEI altissimi ma che adesso potrebbe essere addirittura minore o tendente a uno se si tenesse conto di tutti i costi aggiuntivi.

In tabella 1 nella pagina successiva v’è un confronto tra varie energie e il loro EROEI.

Tab 1. EROEI delle fonti energetiche.

(da: “A sustenible future” di  Elliott e Ian Hore Lacy. Aspoitalia.net)

Tecnologia   di produzione energetica	Valori riportati da vari autori	Valori riportati da Odum	Note riguardante l’Eroei
Grande idroelettrico	50-250		Decade con il degrado dei bacini. Alto impatto ambientale per creare il bacino artificiale costruire la diga. Alta CO2 rilasciata per la fermentazione delle piante rimaste in fondo al bacino allagato.
Mini-idro	30-270
Petrolio anni d’oro	50-100		Fino al 1970
Petrolio oggi		5-15
Eolico	5-20-80		Dipende dai siti, 20 in  Italia, 50-100 per le coste dei paesi dei mari del Nord.
Nucleare	5-100	Minore di 1
Fotovoltaico a film sottile		25-80
Fotovoltaico convenzionale al silicio	4-9	Minore di 1.	Il valore di meno uno è tratto da Odum ma è sicuramente obsoleto ma ha dato  origine alla diffusa opinione secondo cui  non  è una tecnologia che da una resa accettabile. In realtà il valore è molto più alto per i nuovi pannelli.
Carbone	2-17
Gas naturale	5-6
Biomassa	4-9
Etanolo		1,2	E’ minore di 2 ma molti autori ritengono che sia intorno a 1,2 con particolari accorgimenti.
Sabbie bituminose		Quasi minore di 1.	Dati molto controversi ma sicuri valori molto bassi di resa energetica che rendono conveniente l’estrazione solo in termini d’equilibrio nelle forniture e costi se si mantiene il prezzo del petrolio sopra i 70 e non crescono le alternative.

Nonostante elevati range d’incertezza a cui bisogna far fronte, questa analisi è la più efficiente da un punto di vista globale.

Dalla tabella 3.1.2 s’evince come il petrolio fu un caso unico perchè caratterizzato da un alto EROEI e da un rapido ciclo di ritorno, unita ad un’ altissima densità energetica sia in termini di peso che di volume.

Ha dato uno stimolo formidabile allo sviluppo del vivere umano essendo stata un formidabile flusso d’energia ausiliare a disposizione dell’uomo così come il carbone ai tempi dell’Inghilterra vittoriana.

Non c’è un'altra fonte energetica all’orizzonte con le stesse caratteristiche.

L’ EROEI del petrolio si è molto abbassato per via del possibile esaurimento dei pozzi a buon mercato. L’importante è che l’ EROEI della mia possibile energia rinnovabile sia sempre maggiore di uno.

Una volta le rinnovabili avevano a loro sfavore la fluttuazione, l’intermittenza dell’emissione d’energia, ma oggi con le moderne tecnologie d’immagazzinamento dell’energia ciò non vale più.

Il carbone dall’analisi EROEI sembra un ottima energia con un buon valore ma dobbiamo considerare anche le variabili socio ambientali e il carbone è a parità d’energia generata il sink di carbonio che rilascia nell’atmosfera la maggior quantità d’anidride carbonica, per questo è da scartare considerando anche il pericolo e l’alto costo in vite umane per estrarlo dalle miniere. Questo perché l’ EROEI va integrato e visto nel complesso con le altre variabili (www.eroei.com; www.aspoitalia.net, 2007).

G.N.