Energie kehrte zurück, wenn Energie investiert wurde

In der Physik, der Energieökonomie und der ökologischen Energetik wurde Energie aus investierten Energien (EROEI oder ERoEI) zurückgegeben; oder Energierücklauf (EROI), ist das Verhältnis der Menge an nutzbarer Energie (der Exergie), die von einer bestimmten Energieressource geliefert wird, zu der Menge an Exergie, die verwendet wird, um diese Energieressource zu erhalten. Es ist ein deutliches Maß für die Energieeffizienz, da es nicht die primären Energieeinträge in das System misst, sondern nur die nutzbare Energie.

Arithmetisch kann der EROEI geschrieben werden als:


Wenn der EROEI einer Ressource kleiner oder gleich Eins ist, wird diese Energiequelle zu einer “Energie – Senke” und kann nicht mehr als Energiequelle genutzt werden, sondern kann je nach System für die Energiespeicherung nützlich sein (z Beispiel eine Batterie). Eine verwandte Maßnahme Energy Store On Energy Invested (ESOEI) wird zur Analyse von Speichersystemen verwendet.

Um als wichtige Brennstoff- oder Energiequelle lebensfähig zu sein, muss ein Brennstoff oder eine Energie ein EROEI-Verhältnis von mindestens 3: 1 aufweisen.

Energierückflussrate der Hauptenergiequellen
Mit der theoretischen Hilfe des TRE ist es möglich, verschiedene Energiequellen effizient zu vergleichen, von einfachem Brennholz (Biomasse) bis zu photovoltaischer Solarenergie, die eine beträchtliche Energieinvestition in die Herstellung von Solarmodulen erfordert.

Die Schätzung des TRE ist zunächst einfach: Es geht darum, auf mathematische und genaue Weise die Menge an Primärenergie zu berechnen, die notwendig ist, um alle Prozesse durchzuführen, die an der Energiegewinnung der Quelle beteiligt sind Evaluieren Obwohl die Messung der ERR eines einfachen physikalischen Prozesses etwas unklar ist, gibt es keine standardisierte Übereinstimmung darüber, welche Aktivitäten in die ERR-Messung eines wirtschaftlichen Prozesses einbezogen werden sollten. Das heißt, wie weit müssen Sie die Prozesskette führen, die notwendig ist, um eine Energiequelle auszunutzen? Wenn zum Beispiel Stahl für Ölbohrungen verwendet wird, ist es notwendig, in die EROEI-Berechnung von Öl die Energie einfließen zu lassen, die bei der Herstellung dieses Stahls verwendet wird? Und die Energie, die beim Bau der Gießereien für den Stahl verwendet wurde? Und der Angestellte, um die Arbeiter zu ernähren, die diese Gießereien bauten? Aus diesem Grund, obwohl es keine Norm gibt, ist es beim Vergleich der TREs zweier Energiequellen notwendig, dass diese mit vergleichbaren Kriterien berechnet wurden: Betrachten wir zum Beispiel die Energie, die bei der Herstellung der notwendigen Materialien verwendet wird, aber nicht mehr die Konstruktion von Pflanzen über das erste Glied in der Lieferkette hinaus.

In der folgenden Tabelle, entnommen aus AspoItalia, 2 sind die Schätzungen des TRE der Hauptenergiequellen zusammengestellt:

Verarbeiten EROEI (Cleveland) EROEI (Elliott) EROEI (Hore-Lacy) EROEI (Andere) EROEI (WNA)
(nur elektrische Produktion)
Fossilien
Petroleum

  • Bis 1940
  • Bis 1970
  • Heute
> 100
23
8
50 – 100
5 – 15
Kohle

  • Bis 1950
  • Bis 1970
80
30
2 – 7 7 – 17 7 – 34
Erdgas fünfzehn 5 – 6 5 – 26
5.6 – 6
Bituminöse Schiefer 0.7 – 13.3 <1
nuklear
Uran 235 5 – 100 5 – 100 10 – 60 <1 10.5 – 59
Plutonium 239 (Selbstdünger)
Kernfusion <1
Verlängerbar
Biomasse 3 – 5 5 – 27
Wasserkraft 11.2 50 – 250 50 – 200 43 – 205
Wind 5 – 80 20 6 – 80
Geothermisch 1.9 – 13
Solar

  • Kollektor
  • Thermodynamisch
  • Photovoltaik
1.6 – 1.9
4.2
1.7 – 10
3 – 9
4 – 9
<1 3.7 – 12
Bio-Ethanol

  • Zuckerrohr
  • Mais
  • Rückstände von Mais
0.8 – 1.7
1.3
0,7 – 1,8
0.6 – 1.2
Bio-Methanol (Holz) 2.6

Öl
Das klassischste Beispiel ist das Öl: In diesem Fall entspricht die EROEI der Energie, die ein Barrel Erdöl produziert, um die gleiche Menge Öl zu gewinnen (geologische Untersuchungen, Bohrungen, Förderung). und Transport). Zu Beginn der Ölära war dieses Verhältnis offensichtlich sehr günstig, mit einem EROEI von etwa 100: Die Energie, die verwendet wurde, um 100 Barrel Öl zu extrahieren, entsprach nur einem Barrel. Vorwärts mit den Jahren sind wir zu der Ausbeutung von Reservoirs allmählich isolierter, kleiner und schwer zu erreichen, alle Umstände, die dazu beitragen, das Öl EROEI zu reduzieren: in der Tat ist der Prozess bequem und vernünftig, solange die Energie von der geliefert wird Barrel Öl ist höher als das, das benötigt wird, um es zu extrahieren: sobald das EROEI gleich 1 oder weniger als 1 wird, ist es nicht mehr bequem, es zu extrahieren und die Aktivität wird energetisch und ökonomisch nachteilig (außer Subventionen).

Aus diesem Grund haben viele Gelehrte spekuliert, dass die Menschheit nicht das gesamte im Untergrund verfügbare Öl verbrauchen wird, aber eine beträchtliche Menge wird intakt bleiben, weil die Ölindustrie nicht das wirtschaftliche und energetische Interesse haben wird, es zumindest zu extrahieren seine traditionelle Verwendung von Kraftstoff.

Ethanol
Das Ethanol, das von bestimmten Pflanzen produziert wird, hat ein EROEI nahe 1, laut einigen Autoren etwa 1,2, während es laut Patzel und Pimentel sogar niedriger als 1 wäre. Jüngste Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass ein Potenzial von etwa 5,4 erreicht werden könnte.

Elektrizität
Es ist möglich, einen EROEI auch für Anlagen zur Stromerzeugung zu definieren. In diesem Fall entspricht die EROEI der Pflanze dem Verhältnis zwischen der Energie, die während ihres Aktivitätszyklus produziert wird, und der Energie, die investiert wird, um sie aufzubauen, zu erhalten und zu ernähren.

Im Fall der erneuerbaren Energien zum Beispiel haben wir sehr hohe Energiekosten für den Bau der Anlage (denken Sie an einen Damm), aber von diesem Punkt an nur Wartungskosten, während für nicht erneuerbare Energie (Öl, Gas, Kohle) Die Energie, die für den Bau und die Wartung verwendet wird, wenn auch nur geringfügig, wird nur ein kleiner Teil dessen sein, was zur Versorgung mit Brennstoffen benötigt wird.

Nicht von Menschen verursachte Energieeinträge
Die natürlichen oder primären Energiequellen werden nicht in die Berechnung der investierten Energie einbezogen, sondern nur die vom Menschen genutzten Quellen. Zum Beispiel ist bei Biokraftstoffen die solare Sonneneinstrahlung, die die Photosynthese antreibt, nicht eingeschlossen, und die Energie, die bei der stellaren Synthese von spaltbaren Elementen verwendet wird, ist für die Kernspaltung nicht enthalten. Die zurückgegebene Energie umfasst nur die vom Menschen nutzbare Energie und keine Abfälle wie Abwärme.

Dennoch kann Wärme jeder Form gezählt werden, wo sie tatsächlich zum Heizen verwendet wird.Die Nutzung von Abwärme in Fernwärme- und Wasserentsalzungsanlagen in Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen ist jedoch weltweit selten und wird in der EROEI-Analyse von Energiequellen häufig nicht berücksichtigt.

Beziehung zum Nettoenergiegewinn
EROEI und Nettoenergie (Gain) messen die gleiche Qualität einer Energiequelle oder sinken in numerisch unterschiedlicher Weise. Die Nettoenergie beschreibt die Mengen, während EROEI das Verhältnis oder die Effizienz des Prozesses misst. Sie sind einfach miteinander verwandt


oder


Bei einem Prozess mit einem EROEI von 5 ergibt sich beispielsweise durch den Verbrauch von 1 Energieeinheit ein Nettoenergiegewinn von 4 Einheiten. Der Break-Even-Punkt wird mit einem EROEI von 1 oder einem Nettoenergiegewinn von 0 erreicht. Die Zeit bis zum Erreichen dieses Break-even-Punktes wird Energierücklaufzeit (EPP) oder Energierücklaufzeit (EPBT) genannt.

Kohlenstoffarme Kraft

Photovoltaik
Das Thema ist immer noch Gegenstand zahlreicher Studien, die sehr unterschiedliche Antworten geben und akademische Argumente aufwerfen. Das liegt vor allem daran, dass die “investierte Energie” entscheidend von der Technologie, der Methodik und den Systemgrenzen abhängt. Daraus ergibt sich eine Bandbreite von maximal 2000 kWh / m² Modulfläche bis zu einem Minimum von 300 kWh / m² mit einem Medianwert von 585 kWh / m² laut einer Meta-Studie.

Was die Leistung betrifft, hängt sie natürlich von der lokalen Sonneneinstrahlung ab, nicht nur vom System selbst, also müssen Annahmen getroffen werden.

Einige Studien (siehe unten) schließen in ihrer Analyse ein, dass Photovoltaik Elektrizität erzeugt, während die investierte Energie niedrigerer Primärenergie sein kann.

Am wichtigsten ist jedoch, dass sogar die pessimistischsten Studien zu einem EROEI von mehr als 1 EROEI (oder, in einer Amortisationszeit, einer kürzeren durchschnittlichen Lebensdauer) für eine Installation führen.

Eine Überprüfung 2015 in Erneuerbare und Nachhaltige Energie Bewertungen bewertete die Energierücklaufzeit und EROI der Photovoltaik. In dieser Studie, die eine Sonneneinstrahlung von 1700 / kWh / m² / Jahr und eine Systemlebensdauer von 30 Jahren verwendet, wurden harmonisierte EROIs zwischen 8,7 und 34,2 gefunden. Die durchschnittliche harmonisierte Energierücklaufzeit variierte zwischen 1,0 und 4,1 Jahren. Eine Überprüfung Pickard berichtet EROEI Schätzungen für monokristalline Silizium-Photovoltaik durch vier Gruppen im Bereich von 2,2 bis 8,8. Raugei, Fullana-i-Palmer und Fthenakis haben EROEI im Bereich von 5,9 bis 11,8 und 19 bis 39 für die wichtigsten kommerziellen PV-Typen in südeuropäischen Anlagen gefunden. Der niedrige Bereich nimmt an, dass Primärenergie und Elektrizität von gleicher Qualität sind, während der hohe Bereich (19-39) durch Umwandlung der Stromerzeugung von PV in Primärenergie berechnet wird, wie von der IEA PVPS Task 12 LCA Methodology Guidelines empfohlen schreiben.Darüber hinaus hat Fthenakis festgestellt, dass der EROEI für die am wenigsten Energie verbrauchenden Dünnschicht-PV-Technologie-Anlagen im Südwesten der USA so hoch wie 60 ist.

Windkraftanlagen
Das EROI von Windkraftanlagen hängt von der investierten Energie in der Turbine, der erzeugten Energie und der Lebensdauer einer Turbine ab. In der wissenschaftlichen Literatur variieren EROIs normalerweise zwischen 20 und 50.

Wirtschaftlicher Einfluss
Ein hoher Energieverbrauch pro Kopf wurde als wünschenswert angesehen, da er mit einem hohen Lebensstandard auf der Grundlage energieintensiver Maschinen verbunden ist. Eine Gesellschaft wird in der Regel die höchsten verfügbaren EROEI-Energiequellen nutzen, da diese die meiste Energie für den geringsten Aufwand bereitstellen. Dies ist ein Beispiel für David Ricardos Best-First-Prinzip. Dann werden zunehmend qualitativ minderwertige Erze oder Energieressourcen verwendet, da die höherwertigen entweder erschöpft oder in Gebrauch sind, z. B. Windturbinen, die in den windreichsten Gebieten aufgestellt sind.

In Bezug auf fossile Brennstoffe, als Öl ursprünglich entdeckt wurde, brauchte es durchschnittlich ein Barrel Öl, um etwa 100 Barrel Öl zu finden, zu extrahieren und zu verarbeiten. Das Verhältnis zur Entdeckung fossiler Brennstoffe in den Vereinigten Staaten ist im letzten Jahrhundert von etwa 1000: 1 im Jahr 1919 auf nur noch 5: 1 in den Jahren 2010 stetig zurückgegangen.

Obwohl viele Eigenschaften einer Energiequelle eine Rolle spielen (zum Beispiel ist Öl energiedicht und transportabel, während der Wind variabel ist), wenn die EROEI der wichtigsten Energiequellen für eine Wirtschaft fallen, wird diese Energie schwieriger zu erhalten und ihr relativer Preis steigt .Daher gewinnt der EROEI beim Vergleich von Energiealternativen an Bedeutung. Da der Energieaufwand zur Gewinnung von Energie produktive Anstrengungen erfordert, muss, da der EROEI fällt, ein wachsender Anteil der Wirtschaft darauf verwendet werden, die gleiche Menge an Nettoenergie zu erhalten.

Seit der Erfindung der Landwirtschaft hat der Mensch zunehmend exogene Energiequellen genutzt, um menschliche Muskelkraft zu vermehren. Einige Historiker haben dies weitgehend auf leichter zu verwertende (dh höhere EROEI) Energiequellen zurückgeführt, was mit dem Konzept der Energiesklaven zusammenhängt. Thomas Homer-Dixon argumentiert, dass ein fallender EROEI im späteren Römischen Reich einer der Gründe für den Zusammenbruch des Weströmischen Reichs im fünften Jahrhundert nach Christus war. In “The Upside of Down” schlägt er vor, dass die EROEI-Analyse eine Grundlage für die Analyse von Aufstieg und Fall von Zivilisationen bietet. Betrachtet man das maximale Ausmaß des Römischen Reiches (60 Millionen) und seine technologische Basis, betrug die landwirtschaftliche Basis von Rom etwa 1:12 pro Hektar für Weizen und 1:27 für Alfalfa (was eine 1: 2,7 Produktion für Ochsen ergibt). Daraus kann man dann die auf seiner Höhe erforderliche Bevölkerung des Römischen Reiches auf der Basis von etwa 2500-3000 Kalorien pro Tag und Person berechnen. Es entspricht in etwa der Fläche der Nahrungsmittelproduktion auf seiner Höhe. Ökologische Schäden (Abholzung, Verlust der Bodenfruchtbarkeit vor allem in Südspanien, Süditalien, Sizilien und vor allem Nordafrika) führten jedoch ab dem 2. Jahrhundert zu einem Kollaps des Systems, als EROEI zu fallen begann. Sie erreichte 1084 ihren Höhepunkt, als Roms Bevölkerung, die unter Trajan mit 1,5 Millionen ihren Höchststand erreicht hatte, nur 15.000 betrug. Beweise passen auch zu dem Zyklus des Zusammenbruchs von Maya und Kambodscha.Joseph Tainter weist darauf hin, dass die rückläufigen Erträge der EROEI eine Hauptursache für den Zusammenbruch komplexer Gesellschaften sind. Dies wurde als Ursache von Spitzenholz in frühen Gesellschaften vermutet. Der Rückgang der EROEI aufgrund des Abbaus von hochwertigen fossilen Brennstoffen stellt auch eine schwierige Herausforderung für die Industrieökonomien dar und könnte möglicherweise zu einem Rückgang der Wirtschaftsleistung führen und das aus historischer Sicht sehr junge Konzept des permanenten Wirtschaftswachstums in Frage stellen.

Tim Garrett verknüpft EROEI und Inflation direkt, basierend auf einer thermodynamischen Analyse des historischen Weltenergieverbrauchs (Watts) und des akkumulierten globalen Vermögens (US-Dollar). Dieses Modell des Wirtschaftswachstums weist darauf hin, dass das globale EROEI die Umkehrung der globalen Inflation in einem bestimmten Zeitintervall darstellt. Da das Modell die Lieferketten global zusammenfasst, liegt die lokale EROEI außerhalb ihres Geltungsbereichs.

Ölsand
Da ein Großteil der Energie, die zur Gewinnung von Öl aus Ölsanden (Bitumen) benötigt wird, aus niedrigen Wertanteilen stammt, die durch den Veredelungsprozess abgetrennt werden, gibt es zwei Wege zur Berechnung von EROEI, wobei der höhere Wert nur durch Berücksichtigung der externen Energieeinträge und der niedrigeren durch Berücksichtigung aller Energieeinträge, einschließlich der selbst erzeugten. “nutzten detaillierte Energieproduktions- und -verbrauchsdaten, die von Ölsandproduzenten von 1970 bis 2010 berichtet wurden, um Trends bei den historischen Energierückflüssen aus der Ölsandgewinnung zu untersuchen.” Sie argumentierten, dass bis 2010 NERs (Nettoenergieerträge) aus dem Ölsandabbau und In-situ-Betrieben stammen war seit 1970 deutlich energieeffizienter, obwohl die NER deutlich weniger effizient blieb als die konventionelle Ölproduktion. NERs aus den Ölsanden wuchsen von “1,0 GJ / GJ 1970 (vollständig aus dem Suncor-Bergbaubetrieb) auf 2,95 GJ / GJ im Jahr 1990 und dann auf 5,23 GJ / GJ im Jahr 2010.”

Der wirtschaftliche Einfluss des TRE / EROEI-Konzepts
Ein hoher Energieverbrauch wird von einigen als wünschenswert angesehen, da er mit einem hohen Lebensstandard verbunden ist (der wiederum auf dem Einsatz energieintensiver Maschinen beruht).

Im Allgemeinen wird ein Unternehmen die Energiequellen bevorzugen, die von der höchstmöglichen TRE profitieren, da sie ein Maximum an Energie für ein Minimum an Aufwand bereitstellen. Bei nicht erneuerbaren Energiequellen erfolgt eine allmähliche Verlagerung hin zu Quellen mit geringerem ERR aufgrund der Erschöpfung von Quellen höherer Qualität.

Als Öl begann, als Energiequelle genutzt zu werden, reichte ein Durchschnitt von einem Barrel aus, um etwa 100 Barrel zu finden, zu extrahieren und zu raffinieren. Dieses Verhältnis ist im letzten Jahrhundert stetig zurückgegangen, um das Niveau von Fässern zu erreichen, die für 1 Barrel verbraucht werden können (und ungefähr 10 für eins in Saudi-Arabien).

Was auch immer die Qualitäten einer gegebenen Energiequelle sind (zum Beispiel ist Öl ein Konzentrat von Energie, die leicht zu transportieren ist, während Windenergie intermittierend ist), sobald die ERR der Hauptenergiequellen abnimmt, wird die Energie schwerer zu erhalten und daher steigt der Preis.

Seit der Entdeckung des Feuers haben Menschen zunehmend auf exogene Energiequellen zurückgegriffen, um die Muskelkraft zu erhöhen und den Lebensstandard zu verbessern.

Einige Historiker haben die Verbesserung der Lebensqualität der leichteren Nutzung von Energiequellen zugeschrieben (dh sie profitieren von einem besseren TRE). Dies führt zu dem Begriff “Energiesklave”.

Diese Rendite ist eines der erklärenden Elemente der Energieblockade, die Nicholas Georgescu-Roegen in seinen verschiedenen Werken vor allem in seinem Artikel “Energie- und Wirtschaftsmythen” vorgebracht hat.

Thomas Homer-Dixon zeigt, dass der Niedergang der TAR in den letzten Jahren des Römischen Reiches einer der Gründe für den Fall des Weströmischen Reiches im V. Jahrhundert n. Chr. War. J. – C. In seinem Buch The Upside of Down (noch nicht ins Französische übersetzt) ​​schlägt er vor, dass das TRE die Expansion und den Niedergang von Zivilisationen teilweise erklärt. Zur Zeit der maximalen Ausdehnung des Römischen Reiches (60 Millionen Einwohner) waren die Agrarrohstoffe von einem Verhältnis von 12: 1 pro ha für Weizen und von 27: 1 für Luzerne betroffen (was ein Verhältnis von 2,7 / 1 für die Rindfleischproduktion ergab) ). Wir können dann berechnen, dass bei einer Basis von 2500 bis 3000 Kalorien pro Tag und pro Person der größte Teil der landwirtschaftlichen Nutzfläche für die Ernährung der Bürger des Imperiums verwendet wurde. Aber ökologische Schäden, Entwaldung, sinkende Bodenfruchtbarkeit vor allem in Südspanien, Süditalien und Nordafrika, ein Jahrhundert n. Chr. Der Boden wurde 1084 erreicht, zu dieser Zeit war die Bevölkerung von Rom auf 15.000 gefallen, wo sie unter Trajan 1.5 ihren Höhepunkt erreichte Million.Dieselbe Logik gilt auch für den Fall der Maya-Zivilisation und den Fall des Khmer-Reiches von Angkor. Joseph Tainter ist ebenfalls der Ansicht, dass der Rückgang der TAR ein Hauptgrund für den Zusammenbruch komplexer Gesellschaften ist.

Der Fall des ERR bei der Erschöpfung nicht erneuerbarer Ressourcen ist eine Herausforderung für moderne Volkswirtschaften.

Kritik an EROEI
Die EROEI wird berechnet, indem die Energieabgabe durch die Energiezufuhr dividiert wird, jedoch sind sich die Forscher nicht einig, wie die Energiezufuhr genau zu bestimmen ist und daher mit unterschiedlichen Zahlen für die gleiche Energiequelle kommen. Zusätzlich kann die Energieform der Eingabe vollständig von der Ausgabe abweichen. Zum Beispiel könnte Energie in Form von Kohle bei der Herstellung von Ethanol verwendet werden. Dies könnte einen EROEI von weniger als eins haben, könnte aber aufgrund der Vorteile von flüssigen Brennstoffen immer noch wünschenswert sein (vorausgesetzt, letztere werden nicht bei den Extraktions- und Umwandlungsprozessen verwendet).

Wie tief sollten die Sondierungen in der Lieferkette der zur Energiegewinnung genutzten Werkzeuge gehen? Wenn zum Beispiel Stahl zum Bohren von Öl oder zum Bau eines Kernkraftwerks verwendet wird, sollte der Energieeinsatz des Stahls berücksichtigt werden, sollte der Energieaufwand für den Bau der Fabrik, der zum Bau des Stahls verwendet wird, berücksichtigt werden amortisiert? Sollte der Energieeintrag der Straßen, die für die Beförderung der Waren verwendet werden, berücksichtigt werden? Was ist mit der Energie, die benutzt wird, um das Frühstück des Stahlarbeiters zu kochen?Dies sind komplexe Fragen, die sich einfachen Antworten entziehen. Eine vollständige Bilanzierung würde Überlegungen zu Opportunitätskosten und zum Vergleich der Gesamtenergieausgaben in Anwesenheit und Abwesenheit dieser wirtschaftlichen Aktivität erfordern.

Beim Vergleich zweier Energiequellen kann jedoch eine Standardpraxis für den Energieeintrag in die Lieferkette übernommen werden. Betrachten Sie zum Beispiel den Stahl, berücksichtigen Sie jedoch nicht die in Fabriken investierte Energie, die tiefer ist als die erste Stufe in der Lieferkette.

Die Energierückgabe der investierten Energie berücksichtigt nicht den Faktor Zeit. Energie, die in die Schaffung eines Solarpanels investiert wird, könnte Energie aus einer hohen Energiequelle wie Kohle verbraucht haben, aber die Rückkehr geschieht sehr langsam, dh über viele Jahre hinweg.Wenn der relative Wert der Energie zunimmt, sollte dies verzögerte Renditen begünstigen. Einige glauben, dies bedeute, dass die EROEI-Maßnahme weiter verfeinert werden sollte.

Die herkömmliche wirtschaftliche Analyse hat keine formalen Bilanzierungsregeln für die Berücksichtigung von Abfallprodukten, die bei der Produktion der endgültigen Produktion entstehen.Zum Beispiel machen die unterschiedlichen wirtschaftlichen und energetischen Werte der Abfallprodukte, die bei der Herstellung von Ethanol entstehen, die Berechnung des tatsächlichen EROEI dieses Kraftstoffs äußerst schwierig.

EROEI ist nur eine Überlegung und möglicherweise nicht die wichtigste in der Energiepolitik.Energieunabhängigkeit (Verringerung des internationalen Wettbewerbs für begrenzte natürliche Ressourcen), Verringerung der Treibhausgasemissionen (einschließlich Kohlendioxid und anderer) und Erschwinglichkeit könnten wichtiger sein, insbesondere wenn es um sekundäre Energiequellen geht. Die Primärenergiequelle eines Landes ist zwar nicht nachhaltig, es sei denn, die Verwendungsrate ist gleich oder geringer als die Ersatzquote, dies gilt jedoch nicht für die sekundäre Energieversorgung. Ein Teil des Energieüberschusses der Primärenergiequelle kann genutzt werden, um den Brennstoff für sekundäre Energiequellen, beispielsweise für den Transport, zu erzeugen.

Richards und Watt schlagen ein Energieertragsverhältnis für Photovoltaikanlagen als Alternative zu EROEI vor (was sie als Energierückflussfaktor bezeichnen). Der Unterschied besteht darin, dass die im Voraus bekannte Lebensdauer des Systems und nicht die tatsächliche Lebensdauer verwendet wird. Dies bedeutet auch, dass es an Mehrkomponentensysteme angepasst werden kann, bei denen die Komponenten unterschiedliche Lebensdauern haben.

Ein anderes Problem mit EROI, dass viele Studien versuchen anzugehen, ist, dass die zurückgegebene Energie in verschiedenen Formen sein kann, und diese Formen können unterschiedliche Nützlichkeit haben. Zum Beispiel kann Elektrizität aufgrund der niedrigeren Entropie der Elektrizität effizienter als thermische Energie in Bewegung umgesetzt werden.

Zusätzliche EROEI-Berechnungen
Es gibt drei prominente erweiterte EROEI-Berechnungen, sie sind Point of Use, erweitert und gesellschaftlich. Point of Use EROEI erweitert die Berechnung um die Kosten für die Raffination und den Transport des Treibstoffs während des Raffinationsprozesses. Da dies die Grenzen der Berechnung um mehr Produktionsprozesse erweitert, wird EROEI abnehmen. Extended EROEI umfasst Erweiterungen am Einsatzort sowie die Kosten für die Schaffung der Infrastruktur, die für den Transport der einmal raffinierten Energie oder des Treibstoffs benötigt wird. Der gesellschaftliche EROI ist eine Summe aller EROEIs aller in einer Gesellschaft oder Nation verwendeten Kraftstoffe.Ein gesellschaftlicher EROI wurde nie berechnet, und die Forscher glauben, dass es derzeit unmöglich sein kann, alle Variablen zu kennen, die zur Vervollständigung der Berechnung notwendig sind, aber für einige Länder wurden Schätzungen versucht. Berechnungen, die durchgeführt wurden, indem alle EROEIs für im Inland hergestellte und importierte Brennstoffe zusammengefasst und das Ergebnis mit dem Index für menschliche Entwicklung (Human Development Index – HDI) verglichen wurde, einem Werkzeug, das oft zum Verständnis des Wohlbefindens in einer Gesellschaft verwendet wird. Nach dieser Berechnung erhöht die Energiemenge, die eine Gesellschaft für sie bereithält, die Lebensqualität der Menschen in diesem Land, und Länder mit weniger verfügbarer Energie haben es auch schwerer, die Grundbedürfnisse der Bürger zu befriedigen. Dies bedeutet, dass der gesellschaftliche EROI und die allgemeine Lebensqualität sehr eng miteinander verknüpft sind.

ESOEI
ESOEI (oder ESOIe) wird verwendet, wenn EROEI darunter liegt. “ESOIe ist das Verhältnis der gespeicherten elektrischen Energie über die Lebensdauer eines Speichers zu der Menge an elektrischer Energie, die zum Aufbau des Gerätes benötigt wird.”

Speichertechnologie ESOEI
Blei-Säure-Batterie 5
Zinkbromid-Batterie 9
Vanadium Redox Batterie 10
NaS-Batterie 20
Litium-Ionen-Batterie 32
Pumpspeicherkraftwerk 704
Druckluftspeicher 792

EROEI unter schnellem Wachstum
Ein aktuelles Thema in letzter Zeit ist der Energiekannibalismus, bei dem Energietechnologien eine begrenzte Wachstumsrate haben können, wenn Klimaneutralität gefordert wird. Viele Energietechnologien können erhebliche Mengen fossiler Brennstoffe und damit einhergehende Treibhausgasemissionen ersetzen. Leider ist weder das enorme Ausmaß des derzeitigen fossilen Brennstoffsystems noch die notwendige Wachstumsrate dieser Technologien innerhalb der Grenzen bekannt, die durch die für eine wachsende Industrie produzierte Nettoenergie vorgegeben sind.Diese technische Einschränkung ist als Energie-Kannibalismus bekannt und bezieht sich auf einen Effekt, bei dem das schnelle Wachstum einer gesamten energieerzeugenden oder energieeffizienten Industrie einen Energiebedarf erzeugt, der die Energie bestehender Kraftwerke oder Produktionsanlagen nutzt (oder kannibalisiert).

Der Solarzüchter überwindet einige dieser Probleme. Ein Solar-Züchter ist eine Photovoltaik-Produktionsanlage, die energieunabhängig gemacht werden kann, indem Energie aus dem eigenen Dach mit eigenen Platten verwendet wird. Solch eine Pflanze wird nicht nur energieautark, sondern auch zu einem wichtigen Lieferanten neuer Energie, daher der Name Solarbrüter. Die Forschung zum Konzept wurde vom Center for Photovoltaic Engineering der Universität von New South Wales, Australien, durchgeführt. Die gemeldete Untersuchung legt bestimmte mathematische Beziehungen für den Solarzüchter fest, die eindeutig anzeigen, dass eine große Menge an Energie von einer solchen Pflanze für die unbestimmte Zukunft verfügbar ist. Die Solarmodulverarbeitungsanlage in Frederick, Maryland, war ursprünglich als Solarbrüter geplant. Im Jahr 2009 wurde das Sahara Solar Breeder Project vom Japanischen Wissenschaftsrat als Kooperation zwischen Japan und Algerien mit dem sehr ehrgeizigen Ziel vorgeschlagen, innerhalb von 30 Jahren Hunderte von GW Kapazität zu schaffen. Theoretisch können Züchter jeglicher Art entwickelt werden. In der Praxis sind Kernbrüterreaktoren die einzigen großen Züchter, die ab 2014 gebaut wurden, mit den 600 MWe BN-600 und 800 MWe BN-800-Reaktor, den beiden größten in Betrieb.

EROI
(für uns)
Treibstoff
1.3 Biodiesel
3.0 Bitumensand
80.0 Kohle
1.3 Ethanol Mais
5.0 Ethanol Zuckerrohr
100.0 Hydro
35.0 Ölimporte 1990
18.0 Ölimporte 2005
12.0 Ölimporte 2007
8.0 Ölfunde
20.0 Ölproduktion
10.0 Erdgas 2005
2.6-6.9 (extern)
1.1-1.8 (netto)
Ölschiefer (Surface Mining / ex situ)
2.4-15.8 (elektrisch, extern)
1.2-1.6 (elektrisch, netto) 6-7 (thermisch, extern)
Ölschiefer (in situ)
105 Nuklear (Zentrifugalanreicherung)
10.0 Nuklear (mit Diffusionsanreicherung – obsolet)
2000 (Schätzung) Zweiflüssiges geschmolzenes Salz – geschmolzenes Bleikern
30.0 Öl und Gas 1970
14.5 Öl und Gas 2005
6.8 Photovoltaik
5.0 Schieferöl
1.6 Solarkollektor
1.9 Solarflachplatte
19 CSP elektrisch
18.0 Wind
9.5 Geothermal (ohne Warmwasserheizung)
32.4 Geothermal (mit Warmwasserheizung)