Energia incorporada - Embodied energy

Energia incorporada é a soma de toda a energia necessária para produzir quaisquer bens ou serviços, considerada como se essa energia tivesse sido incorporada ou 'incorporada' no próprio produto. O conceito pode ser útil para determinar a eficácia dos dispositivos de produção ou economia de energia , ou o custo de reposição "real" de um edifício e, porque os insumos de energia geralmente envolvem emissões de gases de efeito estufa , para decidir se um produto contribui ou atenua aquecimento global . Um propósito fundamental para medir essa quantidade é comparar a quantidade de energia produzida ou economizada pelo produto em questão com a quantidade de energia consumida na sua produção.

Energia incorporada é um método de contabilidade que visa encontrar a soma total da energia necessária para todo o ciclo de vida do produto . Determinar o que constitui este ciclo de vida inclui avaliar a relevância e extensão da energia na extração de matéria-prima, transporte , fabricação , montagem, instalação, desmontagem, desconstrução e / ou decomposição , bem como recursos humanos e secundários.

História

A história da construção de um sistema de contas que registra os fluxos de energia através de um ambiente pode ser rastreada até as origens da própria contabilidade . Como um método distinto, é frequentemente associado à teoria do valor da "substância" do fisiocrata e, mais tarde, à energética agrícola de Sergei Podolinsky , um médico russo, e à energética ecológica de Vladmir Stanchinsky .

Os principais métodos de energia incorporada contabilidade como eles são usados hoje surgiu de Wassily Leontief 's modelo input-output e são chamados de análise de Input-Output energia incorporada . O modelo de insumo-produto de Leontief foi, por sua vez, uma adaptação da teoria neoclássica do equilíbrio geral com aplicação ao "estudo empírico da interdependência quantitativa entre atividades econômicas inter-relacionadas". De acordo com o método Input-Output de Tennenbaum Leontief, foi adaptado à análise de energia incorporada por Hannon para descrever os fluxos de energia do ecossistema. A adaptação de Hannon tabulou os requisitos totais de energia direta e indireta (a intensidade de energia ) para cada saída feita pelo sistema. A quantidade total de energias, diretas e indiretas, para toda a quantidade de produção foi chamada de energia incorporada .

Metodologias

A análise de energia incorporada está interessada em qual energia é usada para apoiar um consumidor e, portanto, toda a depreciação de energia é atribuída à demanda final do consumidor. Diferentes metodologias usam diferentes escalas de dados para calcular a energia incorporada em produtos e serviços da natureza e da civilização humana . O consenso internacional sobre a adequação das escalas de dados e metodologias está pendente. Essa dificuldade pode fornecer uma ampla gama de valores de energia incorporados para qualquer material. Na ausência de um banco de dados dinâmico público global de energia incorporada abrangente, os cálculos de energia incorporada podem omitir dados importantes sobre, por exemplo, a construção e manutenção de estradas / rodovias rurais necessárias para mover um produto, marketing , publicidade, serviços de alimentação, serviços não humanos e similar. Essas omissões podem ser uma fonte de erros metodológicos significativos nas estimativas de energia incorporadas. Sem uma estimativa e declaração do erro de energia incorporado, é difícil calibrar o índice de sustentabilidade e, portanto, o valor de qualquer material, processo ou serviço para processos ambientais e econômicos.

Padrões

O SBTool, Código para Casas Sustentáveis ​​do Reino Unido foi, e o LEED dos EUA ainda é, um método no qual a energia incorporada de um produto ou material é avaliada, junto com outros fatores, para avaliar o impacto ambiental de um edifício . Energia incorporada é um conceito para o qual os cientistas ainda não concordaram com valores universais absolutos porque há muitas variáveis ​​a serem levadas em consideração, mas a maioria concorda que os produtos podem ser comparados entre si para ver quais têm mais e quais têm menos energia incorporada. Listas comparativas (por exemplo, consulte o Inventário de materiais de carbono e energia incorporados da Universidade de Bath ) contêm valores absolutos médios e explicam os fatores que foram levados em consideração ao compilar as listas.

As unidades de energia incorporadas típicas usadas são MJ / kg (mega joules de energia necessária para fazer um quilograma de produto), t CO
2
(toneladas de dióxido de carbono criadas pela energia necessária para fazer um quilograma de produto). Convertendo MJ em t CO
2
não é simples porque diferentes tipos de energia (petróleo, eólica, solar, nuclear e assim por diante) emitem diferentes quantidades de dióxido de carbono, então a quantidade real de dióxido de carbono emitida quando um produto é feito dependerá do tipo de energia usada em o processo de fabricação. Por exemplo, o governo australiano dá uma média global de 0,098 t CO
2
= 1 GJ. Isso é o mesmo que 1 MJ = 0,098 kg CO
2
= 98 g CO
2
ou 1 kg CO
2
= 10,204 MJ.

Metodologias relacionadas

Na década de 2000, as condições de seca na Austrália geraram interesse na aplicação de métodos de análise de energia incorporada à água. Isso levou ao uso do conceito de água incorporada .

Dados

Existe uma variedade de bancos de dados para quantificar a energia incorporada de bens e serviços, incluindo materiais e produtos. Eles são baseados em uma variedade de fontes de dados diferentes, com variações na relevância geográfica e temporal e na integridade dos limites do sistema. Um desses bancos de dados é o Banco de Dados de Desempenho Ambiental na Construção (EPiC) desenvolvido na Universidade de Melbourne, que inclui dados de energia incorporados para mais de 250, principalmente materiais de construção. Este banco de dados também inclui valores para água incorporada e emissões de gases de efeito estufa. A principal razão para as diferenças nos dados de energia incorporados entre bancos de dados é devido à fonte de dados e metodologia usada em sua compilação. Os dados de 'processo' ascendentes são normalmente obtidos de fabricantes e fornecedores de produtos. Embora esses dados sejam geralmente mais confiáveis ​​e específicos para determinados produtos, a metodologia usada para coletar dados do processo normalmente resulta na exclusão de grande parte da energia incorporada de um produto, principalmente devido ao tempo, custos e complexidade da coleta de dados. Dados de entrada e saída estendidos ambientalmente de cima para baixo (EEIO), com base em estatísticas nacionais, podem ser usados ​​para preencher essas lacunas de dados. Embora a análise EEIO de produtos possa ser útil por si só para o escopo inicial da energia incorporada, geralmente é muito menos confiável do que os dados do processo e raramente relevante para um produto ou material específico. Portanto, métodos híbridos para quantificar a energia incorporada foram desenvolvidos, usando dados de processo disponíveis e preenchendo quaisquer lacunas de dados com dados de EEIO. Bancos de dados que contam com essa abordagem híbrida, como o banco de dados EPiC da Universidade de Melbourne , fornecem uma avaliação mais abrangente da energia incorporada de produtos e materiais.

Em materiais comuns

Dados selecionados do Inventário de Carbono e Energia ('ICE') preparado pela University of Bath (Reino Unido)

Material Energia MJ / kg Carbono kg  CO
2
/kg
Densidade do material kg / m 3
Agregar 0,083 0,0048 2240
Betão (1: 1.5: 3) 1,11 0,159 2.400
Tijolos (comum) 3 0,24 1700
Bloco de concreto (densidade média) 0,67 0,073 1450
Bloco aerado 3,5 0,3 750
Bloco de pedra calcária 0,85 2180
Mármore 2 0,116 2500
Argamassa de cimento (1: 3) 1,33 0,208
Aço (geral, conteúdo médio reciclado) 20,1 1,37 7800
Aço inoxidável 56,7 6,15 7850
Madeira (geral, exclui sequestro) 8,5 0,46 480-720
Madeira laminada com cola 12 0,87
Isolamento de celulose (preenchimento solto) 0,94-3,3 43
Isolamento de cortiça 26 160
Isolamento de fibra de vidro (lã de vidro) 28 1,35 12
Isolamento de linho 39,5 1,7 30
Rockwool (laje) 16,8 1.05 24
Isolamento de poliestireno expandido 88,6 2,55 15-30
Isolamento de poliuretano (espuma rígida) 101,5 3,48 30
Isolamento de lã (reciclado) 20,9 25
Fardo de palha 0,91 100-110
Telha de fibra mineral 37 2,7 1850
Ardósia 0,1-1,0 0,006–0,058 1600
Telha de argila 6,5 0,45 1900
Alumínio (geral e 33% reciclado incl) 155 8,24 2700
Betume (geral) 51 0,38-0,43
Painel de fibra de média densidade 11 0,72 680-760
Madeira compensada 15 1.07 540-700
Placa de gesso 6,75 0,38 800
Gesso gesso 1.8 0,12 1120
Copo 15 0,85 2500
PVC (geral) 77,2 2,41 1380
Chão de vinil 65,64 2,92 1200
Ladrilhos de mosaico 1,4 0,12 1750
Telhas de cerâmica 12 0,74 2000
Tapete de lã 106 5,53
Papel de parede 36,4 1,93
Cachimbo de argila vitrificada (DN 500) 7,9 0,52
Ferro (geral) 25 1,91 7870
Cobre (média incl. 37% reciclado) 42 2,6 8600
Chumbo (incl 61% reciclado) 25,21 1,57 11340
Louça sanitária de cerâmica 29 1,51
Tinta - à base de água 59 2,12
Tinta - à base de solvente 97 3,13
Tipo de células fotovoltaicas (PV) Energia MJ por m 2 Energia kWh por m 2 Carbono kg CO
2
por m 2
Monocristalino (média) 4750 1319,5 242
Policristalino (média) 4070 1130,5 208
Filme fino (média) 1305 362,5 67

No transporte

Teoricamente, energia incorporada representa a energia usada para extrair materiais das minas, para fabricar veículos, montar, transportar, manter, transformá-los e transportar energia e, em última análise, reciclar esses veículos. Além disso, a energia necessária para construir e manter redes de transporte, seja rodoviária ou ferroviária, também deve ser levada em consideração. O processo a ser implementado é tão complexo que ninguém ousa apresentar um número.

De acordo com o fr: Institut du Développement Durable et des Relations Internationales , no domínio dos transportes, "é surpreendente notar que consumimos mais energia incorporada nas nossas despesas de transporte do que energia directa [...]. Por outras palavras, consumimos menos energia para circular em nossos veículos pessoais do que consumimos a energia de que precisamos para produzir, vender e transportar os carros, trens ou ônibus que usamos ".

Jean-Marc Jancovici defende uma análise da pegada de carbono de qualquer projeto de infraestrutura de transporte, antes de sua construção.

Em automóveis

O conteúdo de energia incorporado de um carro Volkswagen Golf A3 é de 18 000 kWh, a energia elétrica produzida por cerca de 9 toneladas de carvão
Ciclo de vida do carro

Manufatura

De acordo com a Volkswagen , o conteúdo de energia incorporado de um Golf A3 com motor a gasolina é de 18 000 kWh (ou seja, 12% de 545 GJ, conforme mostrado no relatório). Um Golf A4 (equipado com injeção direta turboalimentada ) apresentará uma energia incorporada de 22.000 kWh (ou seja, 15% de 545 GJ conforme mostrado no relatório). De acordo com a agência francesa de energia e meio ambiente ADEME, um automóvel tem um conteúdo de energia incorporado de 20 800 kWh, enquanto um veículo elétrico apresenta um conteúdo de energia incorporado de 34 700 kWh.

Um carro elétrico tem uma energia incorporada mais alta do que um motor de combustão, devido à bateria e aos componentes eletrônicos. De acordo com a Science & Vie , a energia incorporada das baterias é tão alta que os carros híbridos recarregáveis ​​constituem a solução mais adequada, com baterias menores do que as de um carro totalmente elétrico.

Combustível

No que diz respeito à energia propriamente dita, o fator energia devolvido sobre a energia investida (EROEI) do combustível pode ser estimado em 8, o que significa que a alguma quantidade de energia útil fornecida pelo combustível deve ser adicionado 1/7 dessa quantidade na energia incorporada do combustível . Ou seja, o consumo de combustível deve ser aumentado em 14,3% devido ao combustível EROEI.

Segundo alguns autores, para produzir 6 litros de gasolina são necessários 42 kWh de energia incorporada (o que corresponde a cerca de 4,2 litros de gasolina em termos de conteúdo energético).

Construção de estrada

Temos que trabalhar aqui com números, que se mostram ainda mais difíceis de obter. No caso da construção de estradas, a energia incorporada equivaleria a 1/18 do consumo de combustível (ou seja, 6%).

Outras figuras disponíveis

Treloar, et al. estimaram a energia incorporada em um automóvel médio na Austrália em 0,27 terajoules (ou seja, 75.000 kWh) como um componente em uma análise geral da energia envolvida no transporte rodoviário.

Em edifícios

A vida útil típica de uma casa no Japão é de menos de 30 anos

Embora a maior parte do foco para melhorar a eficiência energética em edifícios tenha sido em suas emissões operacionais, estima-se que cerca de 30% de toda a energia consumida ao longo da vida de um edifício pode estar em sua energia incorporada (esta porcentagem varia com base em fatores como idade de construção, clima e materiais). No passado, essa porcentagem era muito mais baixa, mas como muito foco foi colocado na redução das emissões operacionais (como melhorias de eficiência em sistemas de aquecimento e resfriamento), a contribuição de energia incorporada entrou muito mais em jogo. Exemplos de energia incorporada incluem: a energia usada para extrair recursos brutos, processar materiais, montar componentes do produto, transporte entre cada etapa, construção, manutenção e reparo, desconstrução e descarte. Como tal, é importante empregar uma estrutura de contabilidade de carbono para toda a vida ao analisar as emissões de carbono em edifícios.

No campo de energia

EROEI

EROEI (energia devolvida na energia investida) fornece uma base para avaliar a energia incorporada devido à energia.

A energia final deve ser multiplicada para obter a energia incorporada.

Dado um EROEI no valor de oito, por exemplo, um sétimo da energia final corresponde à energia incorporada.

Não só isso, para realmente obter a energia incorporada global, a energia incorporada devido à construção e manutenção de usinas de energia deve ser levada em consideração também. Aqui, os números são extremamente necessários.

Eletricidade

Na Revisão Estatística de Energia Mundial da BP de junho de 2018 , os tep são convertidos em kWh "com base na equivalência térmica, assumindo uma eficiência de conversão de 38% em uma central térmica moderna".

Na França , por convenção, a relação entre a energia primária e a energia final na eletricidade é de 2,58, correspondendo a uma eficiência de 38,8%.

Na Alemanha , pelo contrário, devido ao rápido desenvolvimento das energias renováveis, a relação entre a energia primária e a energia final na eletricidade é de apenas 1,8, correspondendo a uma eficiência de 55,5%.

De acordo com a EcoPassenger , a eficiência geral da eletricidade seria de 34% no Reino Unido, 36% na Alemanha e 29% na França.

Processamento de dados

Data center do Facebook em Oregon

De acordo com a associação négaWatt , a energia incorporada relacionada aos serviços digitais foi de 3,5 TWh / a para redes e 10,0 TWh / a para data centers (metade para os servidores propriamente ditos, ou seja, 5 TWh / a, e a outra metade para os edifícios em que estão alojados, ou seja, 5 TWh / a), valores válidos em França, em 2015. A organização está otimista quanto à evolução do consumo de energia na área digital, evidenciando o progresso técnico que está a ser realizado. O Projeto Shift , presidido por Jean-Marc Jancovici , contradiz a visão otimista da associação négaWatt , e observa que a pegada energética digital está crescendo 9% ao ano.

Veja também

Referências

Bibliografia

links externos