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También conocido en ingles como EROI, se conoce como al cociente de la cantidad de energía total que es capaz de producir una determinada tecnología o fuente energética entre la cantidad de energía que es necesaria invertir para obtener ese flujo de energía. la TRE es un indicador común en la bibliografía utilizada para evaluar el rendimiento de las diferentes tecnologías energéticas y deberíamos de ser capaces de prever su evolución durante la transición energética para adelantarnos a potenciales escenarios inviables. Captar este fenómeno es además relevante dado que la transición energética requerirá no sólo importantes inversiones monetarias, sino también energéticas y de minerales.

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Uno de los argumentos para seguir usando los combustibles fósiles era su alto rendimiento en inversión de energía. Es decir, cuánta energía produce una fuente de este tipo, en comparación con la cantidad de energía que exige su extracción.
Anteriormente, los ratios estimados para la tasa de retorno energético (TRE) han favorecido a los combustibles fósiles sobre las fuentes de energía renovables.
En los combustibles fósiles los ratios se miden en la etapa de extracción, cuando petróleo, carbón o gas se extraen del suelo. Estas relaciones no tienen en cuenta la energía necesaria para transformar estos combustibles fósiles en combustibles para su utilización. Tal es el caso de la gasolina utilizada en los automóviles o la electricidad utilizada en los hogares.

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Un estudio de diferentes científicos del Instituto de Investigación de Sostenibilidad  de la Universidad de Leeds, ha calculado el TRE para combustibles fósiles durante un período de 16 años. Entre sus descubrimientos, en la etapa de combustible terminado, los ratios de los combustibles fósiles son mucho más cercanos a los de los renovables. Aproximadamente 6: 1, y potencialmente tan bajas como 3: 1, en el caso de la electricidad.
Se advierte que el aumento de costes energéticos derivados de  la extracción de combustibles fósiles hará que las proporciones sigan disminuyendo. Eso impulsará los recursos energéticos hacia un «precipicio de energía útil». Esto es cuando la energía útil disponible para la sociedad disminuye rápidamente debido a las cantidades crecientes de energía requerida en la producción.

Los investigadores indican que estos hallazgos son un buen argumento para acelerar la inversión en fuentes de energía renovables. Incluso, que la transición a las energías renovables puede detener, o revertir, la disminución de la TRE global en la etapa de combustible terminado.

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Dra. Lina Brand-Correa sobre los TRE en energías renovables 

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Dra. Lina Brand-Correa sobre los TRE en energías renovables 

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La infraestructura renovable, como los parques eólicos y los paneles solares, requieren una gran inversión inicial. Es una de las razones por las que sus tasas de retorno de energía han sido tan bajas hasta ahora.

Sin embargo, el rendimiento energético medio de la inversión para todos los combustibles fósiles en la fase de combustible terminado disminuyó en aproximadamente un 23% en el período de 16 años que consideramos. Esta disminución dará lugar a restricciones en la energía disponible para la sociedad en un futuro no muy lejano. Y estas restricciones podrían desarrollarse de manera rápida e inesperada.

Una vez que se construye la infraestructura renovable y disminuye la dependencia de combustibles fósiles, el retorno de energía en inversión de renovables debería aumentar.

Esto debería tenerse en cuenta para futuras decisiones de inversión en políticas e infraestructuras energéticas. No solo para cumplir con los compromisos de mitigación del cambio climático, sino para garantizar que la sociedad siga teniendo acceso a la energía que necesita.

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El rendimiento energético de la inversión (EROI) es un ratio que describe una medida de la energía producida en relación con la energía utilizada para crearla. Por ejemplo, el ratio ilustraría cuánta energía se utiliza para localizar, extraer, entregar y refinar el petróleo crudo en relación con cuánta energía utilizable se crea.
El rendimiento energético de la inversión (EROI) es un determinante clave del precio de la energía, ya que las fuentes de energía que se pueden explotar de forma relativamente barata permitirán que el precio se mantenga bajo.

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Tipos de fuentes de energía en las que se mide el EROI

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Tipos de fuentes de energía en las que se mide el EROI

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Hay una serie de fuentes de energía consumibles en las que se determina el EROI para analizar la eficiencia y los costes. Estas fuentes de energía incluyen el petróleo, los biocombustibles, la energía geotérmica, los combustibles nucleares, el carbón, la energía solar, la eólica y la hidroeléctrica.
El EROI medio de todas las tecnologías de generación es de aproximadamente 40 para Estados Unidos, según las páginas de la Asociación Nuclear Mundial citadas anteriormente. La Asociación cita un estudio de Weissback et al. (2013), que afirma que "Los resultados muestran que los sistemas de energía nuclear, hidroeléctrica, de carbón y de gas natural (en este orden) son un orden de magnitud más eficaces que la energía fotovoltaica y la eólica."
Según la Administración de Información Energética de Estados Unidos, los combustibles fósiles, como el carbón, el petróleo y el gas natural, han sido las principales fuentes de energía desde finales del siglo XIX. Hasta la década de 1990, la energía hidroeléctrica y la biomasa sólida eran los recursos energéticos renovables más utilizados. Desde entonces, ha aumentado la cantidad de energía procedente de los biocombustibles, la energía solar y la energía eólica.
El EROI del petróleo ha disminuido drásticamente en los últimos cien años. La cantidad de energía necesaria para producir un barril de petróleo ha disminuido a medida que se han introducido métodos más eficientes, como el fracking.

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TRE de las principales fuentes energéticas

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TRE de las principales fuentes energéticas

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Emergía (del inglés Emergy) es la metodología que se refiere a la cantidad total de energía útil de un determinado tipo, que se ha utilizado directa o indirectamente en las transformaciones necesarias para generar un producto o servicio. Para ello se toma en consideración, y de hecho se mide, la calidad de las diferentes formas de energía provenientes de recursos como la luz solar, el agua, los combustibles fósiles o minerales, el trabajo, etc. La unidad de medida es el emjulio (emoule –emJ–); la cual se refiere a la energía útil de un tipo ‘x’, que se consume en las transformaciones que ocurren en los sistemas naturales, ecológicos o humanos, y que cuenta con una determinada capacidad para realizar trabajo. El reconocimiento de esas diferencias de «calidad» es un concepto clave en esta metodología, que permite la evaluación del uso de todos los recursos consumidos en un sistema dado, con diferentes fronteras de análisis posibles, mediante la cuantificación de las diversas fuentes de energía que intervienen en un proceso y la contabilización de los flujos de entrada, circulantes y de salida de cada fuente unitaria. Este método parece tener ventajas respecto a otros que también analizan la eficiencia energética a diferentes niveles, como, por ejemplo, el Análisis Energético (Energy Analysis) o la Huella Ecológica

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La EROEI de un proceso de producción de energía es la relación entre la cantidad de energía que entrega y la cantidad de energía utilizada directa o indirectamente por el proceso. Las economías con acceso a fuentes de combustible de mayor EROEI (es decir, fuentes de energía de mayor calidad) pueden asignar relativamente más de su mano de obra y recursos artificiales (capital) a otras actividades además de la producción de energía; por tanto, tienen un mayor potencial de expansión económica y / o diversificación.

A los ojos de muchos científicos y economistas de la energía, una tendencia a la baja de la EROEI global de la producción de energía parece difícilmente evitable. Por un lado, los recursos energéticos no renovables de alta calidad se están agotando progresivamente y la explotación de los recursos residuales va acompañada de una caída en su EROEI, ya sea porque su densidad energética es menor y / o porque su procesamiento se pone - directa o indirectamente - Consume cada vez más energía. Por otro lado, las energías renovables pueden ofrecer índices EROEI más bajos que los combustibles fósiles convencionales

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Representación diagrámica de los tipos de energía comprendidos en el análisis de un sistema, utilizando la metodología (adaptado de Vigne et al., 2013).

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EROEI es la relación entre la cantidad de energía entregada por un proceso de producción de energía y la cantidad de energía consumida directa o indirectamente por el proceso. Su valor significa que la asignación de 1 ue a este proceso de producción de energía hace que [EROEI − 1] ue esté disponible para otros usos en la economía. En el modelo actual, EROEI es la relación entre la cantidad de energía entregada por el sector e y la cantidad de energía utilizada por e directamente (la energía requerida para el funcionamiento de K e ) o indirectamente (la energía requerida para producir los bienes intermedios consumidos por el sector e o los bienes de capital que utiliza).

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El EROEI de una térmica de carbón o de gas es solo 9, es decir, solo devuelve 9 veces la energía que fué necesaria para su construcción y alimentación. O dicho de otro modo, el 11% (1/9=0,11) de la energía que produce, se emplea en la construcción de la propia planta y en el suministro de carbón. Si se les añade la instalación de CCS, ese EROEI baja a 7.

El EROEI de la nuclear es de 20, el EROEI de la eólica, 44 y el de la solar fotovoltaica, 26.
En la gráfica vemos el inverso de esos EROEIs, pues han preferido mostrar la "energía incorporada", que les permite desglosar los elementos que la componen.