canibalismo energético

El canibalismo energético se refiere a un fenómeno en el que el rápido crecimiento de una industria productora de energía específica genera una necesidad de energía que utiliza (o canibaliza) la energía de las centrales eléctricas existentes . Por lo tanto, durante este rápido crecimiento, la industria en su conjunto no produce energía nueva, ya que esta se utiliza para alimentar la energía incorporada en futuras centrales eléctricas.

Para que una central eléctrica "libre de emisiones" tenga un impacto neto negativo en las emisiones de gases de efecto invernadero del suministro energético, debe producir suficiente electricidad sin emisiones para compensar tanto las emisiones de gases de efecto invernadero de las que es directamente responsable (por ejemplo, las derivadas del hormigón utilizado en la construcción de una central nuclear) como las emisiones de gases de efecto invernadero procedentes de la electricidad generada para su construcción (por ejemplo, si se utiliza carbón para generar electricidad durante la construcción de una central nuclear). Esto puede resultar complicado durante el rápido crecimiento de la tecnología "libre de emisiones", ya que podría requerir la construcción de centrales eléctricas adicionales con la tecnología anterior simplemente para alimentar la construcción de la nueva tecnología "libre de emisiones".

En primer lugar, todas las centrales eléctricas individuales de un tipo específico pueden considerarse como una única central agregada o conjunto, y se puede observar su capacidad para mitigar las emisiones a medida que crece. Esta capacidad depende, en primer lugar, del tiempo de recuperación energética de la central. Centrales agregadas con una capacidad instalada total de${\displaystyle C_{T}}$(en GW) produce:

de electricidad, donde${\displaystyle t}$(en horas por año) es la fracción de tiempo que la planta está funcionando a plena capacidad,${\displaystyle C_{n}}$es la capacidad de las centrales eléctricas individuales y${\displaystyle N}$es el número total de plantas. Si suponemos que la industria energética crece a una tasa,${\displaystyle r}$, (en unidades de 1/año, por ejemplo, un crecimiento del 10% = 0,1/año) producirá capacidad adicional a una tasa (en GW/año) de

Después de un año, la electricidad producida sería

El tiempo que tarda una central eléctrica individual en amortizarse en términos de la energía que necesita a lo largo de su ciclo de vida , o el tiempo de recuperación energética , viene dado por la energía principal invertida (a lo largo de todo el ciclo de vida),${\displaystyle E_{P}}$, dividido por la energía producida (o la energía de combustibles fósiles ahorrada) por año,${\displaystyle E_{ann}}$. Por lo tanto, si el tiempo de recuperación energética de un tipo de planta es${\displaystyle E_{P}/E_{ann}}$, (en años), la tasa de inversión energética necesaria para el crecimiento sostenido de todo el conjunto de centrales eléctricas viene dada por la energía caníbal,${\displaystyle E_{Can}}$:

El conjunto de la central eléctrica no producirá energía neta si la energía caníbal es equivalente a la energía total producida. Por lo tanto, al igualar la ecuación ( 1 ) a ( 4 ), se obtienen los siguientes resultados:

y haciendo algunas operaciones algebraicas sencillas se simplifica a:

Por lo tanto, si uno dividido entre la tasa de crecimiento es igual al tiempo de recuperación energética, el conjunto de plantas de energía no produce energía neta hasta que el crecimiento se ralentiza.

Este análisis se realizó para energía, pero el mismo análisis es válido para las emisiones de gases de efecto invernadero . Para alcanzar el punto de equilibrio, las emisiones principales de gases de efecto invernadero emitidas para abastecer la central eléctrica, divididas entre las emisiones compensadas anualmente, deben ser iguales a uno dividido entre la tasa de crecimiento del tipo de energía.

Por ejemplo, si el período de recuperación energética es de 5 años y el crecimiento de la capacidad es del 20%, no se produce energía neta ni se compensan las emisiones de gases de efecto invernadero si la única fuente de energía para el crecimiento es fósil durante el período de crecimiento.

En el artículo «Limitaciones termodinámicas para el despliegue de la energía nuclear como tecnología de mitigación de gases de efecto invernadero», se calculó que la tasa de crecimiento necesaria, r, de la industria de la energía nuclear era del 10,5 %. Esta tasa de crecimiento es muy similar al límite del 10 % debido al ejemplo de recuperación energética para la industria de la energía nuclear en Estados Unidos, calculado en el mismo artículo a partir de un análisis del ciclo de vida de la energía.

Estos resultados indican que cualquier política energética que tenga como objetivo reducir las emisiones de gases de efecto invernadero mediante el despliegue de reactores nucleares adicionales no será efectiva a menos que la industria de la energía nuclear en los EE. UU. mejore su eficiencia .

Parte de la energía que se consume en las centrales nucleares proviene de la producción de hormigón , que consume poca electricidad de las centrales eléctricas.

Al igual que las centrales nucleares, las represas hidroeléctricas se construyen con grandes cantidades de hormigón, lo que genera importantes emisiones de CO₂, pero un bajo consumo de energía. _[ 1 ^{] La larga} vida útil de las centrales hidroeléctricas contribuye a un balance energético positivo durante un período más prolongado que la mayoría de las demás centrales eléctricas. ^{[ 2 ]}

En cuanto al impacto ambiental de la energía solar , el tiempo de recuperación energética de un sistema de generación de energía es el tiempo necesario para generar tanta energía como la consumida durante su producción. En 2000, el tiempo de recuperación energética de los sistemas fotovoltaicos se estimó entre 8 y 11 años ^{[ 3 ]} , y en 2006 se estimó entre 1,5 y 3,5 años para sistemas fotovoltaicos de silicio cristalino ^{[ 4 ]} y entre 1 y 1,5 años para tecnologías de película delgada (Sur de Europa) ^{[ 4 ]} . De igual manera, se debe considerar el retorno energético de la inversión (EROI) ^{[ 5 ] .}

Para la energía eólica , el retorno de la inversión energética es de alrededor de un año. ^{[ 6 ]}