¿Cuánta más energía producen los paneles solares en su vida que la que se usa para producirlos? ¿Cómo se compara este “retorno energético de la inversión energética” con otras tecnologías?

Depende del tipo de panel fotovoltaico, pero las estimaciones comunes de EROI que se encuentran en la literatura científica están en el rango de 6 a 40.

Diferentes cálculos de EROI
En primer lugar, no puede simplemente comparar una cifra EROI con otra porque no hay un método único acordado para calcular EROI. Diferentes ámbitos de estudio conducen a diferentes resultados. Por ejemplo, ¿se calculó el EROI para el combustible en el punto de extracción, en el punto de uso, o se utilizó un EROI “extendido” que también incluye energía para el mantenimiento de la infraestructura y para resolver todas las externalidades?
Además, no todos los cálculos de EROI son confiables. Algunos de los cálculos que he visto fueron claramente realizados por los defensores de un combustible en particular y es bastante fácil manipular los números cambiando suposiciones como la esperanza de vida, la ubicación, los materiales utilizados, etc.
Es por eso que es mejor comparar los EROI solo cuando está seguro de que se ha utilizado la misma metodología y ubicación geográfica para cada tecnología que está comparando, o cuando los resultados están armonizados (por ejemplo, en estudios de revisión).

Comparación 1:
En este artículo de 2015 en la revista Renewable and Sustainable Energy Reviews, se estudiaron los cálculos de EROI de otros estudios científicos y se descubrió que el EROI armonizado medio oscila entre 8,7 para paneles de silicio monocristalino y 34 para paneles de teluro de cadmio (ver También la imagen de abajo).

Fuente: KP Bhandari et al. (2015) “Tiempo de recuperación de la energía (EPBT) y retorno de energía sobre la energía invertida (EROI) de los sistemas solares fotovoltaicos: una revisión sistemática y un metanálisis”, en Renewable and Sustainable Energy Reviews , Vol. 47, páginas 133–141. Enlace al documento completo

Comparación 2:
El artículo de Wikipedia sobre EROI tiene un gráfico interesante que muestra EROI para diversas tecnologías en los EE. UU. Aquí la energía fotovoltaica tiene un EROI general, que es 6.8.

Lamentablemente, el estudio tiene más de 5 años, por lo que los números están un poco desactualizados. Como Claire Rutiser comentó correctamente a continuación, el EROI de la energía fotovoltaica seguramente ha aumentado desde 2010 debido a la mayor eficiencia de los paneles FV más nuevos. Además, el EROI de las energías no renovables se ha reducido (como también se puede ver en el gráfico anterior) y no parece incluir energía para resolver las externalidades negativas.

Comparación 3:
Un poco más reciente, pero probablemente no revisado por pares, es un interesante artículo escrito por Mason Inman que apareció en el Scientific American en abril de 2013. Calculó las siguientes EROI:

Hidroeléctrica 40+
Viento 20
Carbón 18
Gas natural 7
Solar (fotovoltaica) 6
Nuclear 5

Fuente: “El verdadero costo de los combustibles fósiles” por Mason Inman, Scientific American, abril de 2013 ( enlace a PDF )

Si desea saber más sobre la dificultad de calcular y comparar EROI, puedo recomendar el comentario de Mason Inman sobre su propio artículo: Detrás de los números sobre el retorno de la inversión en energía

Descargo de responsabilidad: la primera parte de esta respuesta se basó en algo que escribí anteriormente La respuesta de Pat Ehlert a ¿Es sostenible la energía solar?

El panel solar de tamaño medio ocupa un área de 17.6 pies cuadrados [1] y produce 265/250 (est) vatios bajo la luz solar directa. Con 4 horas de luz solar al día, 265/250 (est) vatios le darían 1,000 vatios en un día por panel de 250 vatios. Y en 30 unos 30 kWh. Pero el

En cuanto a la energía consumida durante la producción, sería un poco difícil precisar hasta el mínimo detalle.

Cubrir la energía para el proceso mismo desde la minería, el transporte y la producción real sería un poco tedioso, pero un artículo [2] de M Dale y S. Benson (2013) predijo un positivo neto para los sistemas de células fotovoltaicas para 2012 y un balance a partir de 2020: la industria “devolverá” toda la energía eléctrica requerida para su crecimiento inicial antes de 2020. Solo las instalaciones de EE. UU. han crecido de 1,2 gigavatios (GW) a un estimado de 30 GW en la actualidad.

Una combinación de costos decrecientes y medidas políticas motivadas por la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y la seguridad energética han impulsado un rápido crecimiento en la capacidad instalada global de energía solar fotovoltaica (FV).

Notas al pie

[1] ¿Cuánta electricidad produce un panel solar?

[2] Balance energético de la industria global fotovoltaica (PV): ¿es la industria fotovoltaica un productor neto de electricidad?

Hace algún tiempo, el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) publicó un breve artículo sobre este tema: aquí hay un enlace. Ese documento, publicado en 2004, fijó el tiempo de recuperación en 4 años para los paneles de silicio multicristalinos (es decir, policristalinos) disponibles en ese momento.

Avance rápido 13 años y la eficiencia de los paneles solares fácilmente disponibles casi se ha duplicado, de aproximadamente 10% a 20%, mientras que el costo se ha reducido aún más dramáticamente. Eso significa que los paneles solares actuales producen más energía sobre la misma huella y, por lo tanto, su retorno de la energía invertida ha mejorado de manera similar.

Pero incluso si nos atenemos a los números obsoletos de NREL, los paneles solares tienen una vida útil en gran medida ilimitada, con garantías de producción de 25 años al 80% o más, y NREL tiene paneles que aún funcionan que se construyeron en los años 70, y esos fueron muy dispositivos crudos en comparación con lo que vemos hoy de fabricantes de primera línea como LG.

De manera conservadora, estimaría al menos 10x, pero la cifra real es probablemente más alta.

Agregado de varias listas.

Algunas cifras pueden ser del mismo origen pero repetidas en diferentes sitios. Por ejemplo, se seleccionó un rango de valores para hidro del sitio The Oil Drum y se agregó, pero utilizando las referencias originales, mientras que otros se copiaron del proyecto azimut que a su vez los sacó de Buscar un milagro: ‘Energía neta’ Límites y (enlaces a: Buscando un milagro) el destino de la sociedad industrial (enlaces a: Buscando un milagro), Richard Heinberg, quien a su vez los ha copiado de los estudios originales. El uso de la referencia original sería mucho más preferible.

Los rangos se han dividido en valores máximo y mínimo.

No se ha intentado analizar la lista por su calidad. ¡Utilice estos números con precaución!

267 Hydro Gagnon, Belancher, Uchiyama 2002 (Ejecución de la fuente del río)
267 Hydro (max) Página en página en azimuthproject.org (enlaces a: Página en azimuthproject.org)
205 Hydro Gagnon, Belancher, Uchiyama 2002 (Fuente del yacimiento)
101 Hydro (max) Gilliland, Klopatek, Hildend 1981
26 Hydro (min) Gilliland, Klopatek, Hildebrand 1981
100 Petróleo (campo supergigante de Ghawar) Página en página en azimuthproject.org (enlaces a: http://www.Page en azimuthproject.org/azimuth/show/Energy+return+on+energy+invest#typical_current_eroei_values_8)
100.0 Hydro (wiki) (enlaces a: Energía devuelta por la energía invertida)
80 Viento (D. Harvey: “Suministro de energía libre de carbono” (Earthscan, 2020))
80.0 Carbón (wiki) (enlaces a: Energía devuelta por la energía invertida)
75 Nuclear (máx.) (Con enriquecimiento centrífugo (enlaces a: Planta de difusión gaseosa de Portsmouth)) (wiki) (enlaces a: Energía devuelta por la energía invertida)
50 Nuclear (min) (con enriquecimiento centrífugo (enlaces a: Planta de Difusión Gaseosa de Portsmouth)) (wiki) (enlaces a: Energía devuelta por la energía invertida)
50 Página de carbón en la página en azimuthproject.org (enlaces a: http://www.Page en azimuthproject.org/azimuth/show/Energy+return+on+energy+invest#typical_current_eroei_values_8)
48.0 Hydro – Pimentel, Rodruiges 1994
36.5 Análisis del viento: energía solar vs energía eólica (enlaces a: Análisis: energía solar vs energía eólica)
35.0 Importaciones de petróleo 1990 (wiki) (enlaces a: Energía devuelta por la energía invertida)
35.0 Producción mundial de petróleo (wiki) (enlaces a: Energía devuelta por la energía invertida)
33.6 Hydro – Cleveland et al. 1986
30.0 Petróleo y gas 1970 (wiki) (enlaces a: Energía devuelta por la energía invertida)
25 PV solar (D. Harvey: “Suministro de energía libre de carbono” (Earthscan, 2020))
20.0 Producción de petróleo (wiki) (enlaces a: Energía devuelta por la energía invertida)
19 Hydro – Odum et al 1975
19 Petróleo (promedio global) Página en página en azimuthproject.org (enlaces a: http://www.Page en azimuthproject.org/azimuth/show/Energy+return+on+energy+invest#typical_current_eroei_values_8)
18.0 Importaciones de petróleo 2005 (wiki) (enlaces a: Energía devuelta por la energía invertida)
18 Página de viento en página en azimuthproject.org (enlaces a: http://www.Page en azimuthproject.org/azimuth/show/Energy+return+on+energy+invest#typical_current_eroei_values_8)
18.0 Viento (wiki) (enlaces a: Energía devuelta por la energía invertida)
Página 15: 1 Wave en la página en azimuthproject.org (enlaces a: http://www.Page en azimuthproject.org/azimuth/show/Energy+return+on+energy+invest#typical_current_eroei_values_8)
15 Nuclaer (máx.) Página en página en azimuthproject.org (enlaces a: http://www.Page en azimuthproject.org/azimuth/show/Energy+return+on+energy+invest#typical_current_eroei_values_8)
14.5 Petróleo y gas 2005 (wiki) (enlaces a: Energía devuelta por la energía invertida)
13 Página geotérmica (máx.) En la página en azimuthproject.org (enlaces a: http://www.Page en azimuthproject.org/azimuth/show/Energy+return+on+energy+invest#typical_current_eroei_values_8)
12.0 Importaciones de petróleo 2007 (wiki) (enlaces a: Energía devuelta por la energía invertida)
11 Hydro (min) Página en página en azimuthproject.org (enlaces a: http://www.Page en azimuthproject.org/azimuth/show/Energy+return+on+energy+invest#typical_current_eroei_values_8)
10 Página fotovoltaica solar (máx.) En la página en azimuthproject.org (enlaces a: http://www.Page en azimuthproject.org/azimuth/show/Energy+return+on+energy+invest#typical_current_eroei_values_8)
10.0 Gas natural 2005 (wiki) (enlaces a: Energía devuelta por la energía invertida)
10 Página de gas natural en la página en azimuthproject.org (enlaces a: http://www.Page en azimuthproject.org/azimuth/show/Energy+return+on+energy+invest#typical_current_eroei_values_8)
10.0 Nuclear (con enriquecimiento por difusión (enlaces a: Planta de difusión gaseosa de Portsmouth)) (wiki) (enlaces a: Energía devuelta por la energía invertida)
9 Biodiesel (max) Página en la página en azimuthproject.org (enlaces a: http://www.Page en azimuthproject.org/azimuth/show/Energy+return+on+energy+invest#typical_current_eroei_values_8)
8 Etanol (ma) Página en página en azimuthproject.org (enlaces a: http://www.Page en azimuthproject.org/azimuth/show/Energy+return+on+energy+invest#typical_current_eroei_values_8)
8.0 Descubrimientos de petróleo (wiki) (enlaces a: Energía devuelta por la energía invertida)
6.8 Fotovoltaica (wiki) (enlaces a: Energía devuelta por la energía invertida)
6 Tidal (est) Página en página en azimuthproject.org (enlaces a: http://www.Page en azimuthproject.org/azimuth/show/Energy+return+on+energy+invest#typical_current_eroei_values_8)
5.8 Página de arenas alquitranadas en la página en azimuthproject.org (enlaces a: http://www.Page en azimuthproject.org/azimuth/show/Energy+return+on+energy+invest#typical_current_eroei_values_8)
5.2 Página de arenas alquitranadas en la página en azimuthproject.org (enlaces a: http://www.Page en azimuthproject.org/azimuth/show/Energy+return+on+energy+invest#typical_current_eroei_values_8)
5.0 Análisis FV Solar – Energía Solar VS Energía Eólica (enlaces a: Análisis – Energía Solar VS Energía Eólica)
5.0 Etanol de caña de azúcar (wiki) (enlaces a: Energía devuelta por la energía invertida)
5.0 Aceite de esquisto bituminoso (wiki) (enlaces a: Energía devuelta por la energía invertida)
4 Oil Shale (max) Página en la página en azimuthproject.org (enlaces a: http://www.Page en azimuthproject.org/azimuth/show/Energy+return+on+energy+invest#typical_current_eroei_values_8)
3.75 Página fotovoltaica solar (min) en la página en azimuthproject.org (enlaces a: http://www.Page en azimuthproject.org/azimuth/show/Energy+return+on+energy+invest#typical_current_eroei_values_8)
3.0 Arenas bituminosas de alquitrán (wiki) (enlaces a: Energía devuelta por la energía invertida)
2 Geotermal (min) Página en página en azimuthproject.org (enlaces a: http://www.Page en azimuthproject.org/azimuth/show/Energy+return+on+energy+invest#typical_current_eroei_values_8)
1.9 Biodiesel (Min) Página en la página en azimuthproject.org (enlaces a: http://www.Page en azimuthproject.org/azimuth/show/Energy+return+on+energy+invest#typical_current_eroei_values_8)
1.9 Placa plana solar (wiki) (enlaces a: Energía devuelta por la energía invertida)
1.6 Página termosolar en página en azimuthproject.org (enlaces a: http://www.Page en azimuthproject.org/azimuth/show/Energy+return+on+energy+invest#typical_current_eroei_values_8)
1.6 Colector solar (wiki) (enlaces a: Energía devuelta por la energía invertida)
1.5 Esquisto bituminoso (min) Página en página en azimuthproject.org (enlaces a: http://www.Page en azimuthproject.org/azimuth/show/Energy+return+on+energy+invest#typical_current_eroei_values_8)
1.3 Biodiesel (wiki) (enlaces a: Energía devuelta por la energía invertida)
1.1 Nuclear Min) Página en página en azimuthproject.org (enlaces a: http://www.Page en azimuthproject.org/azimuth/show/Energy+return+on+energy+invest#typical_current_eroei_values_8)
0.5 Etanol (min) Página en Página en azimuthproject.org (enlaces a: Página en azimuthproject.org

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