图片:Datteln煤炭发电厂。信贷:阿诺德·保罗。
容易提取化石燃料的日子已经屈指可数了。公司使用更多的能源密集型的方法获得传统化石燃料,并必威体育在线注册将页岩气等较难提取燃料。但是这些资源给我们一个好的能源投资回报率?必威体育在线注册一个新的调查评估这条还可以帮助我们决定我们的能源未来。必威体育在线注册
的特性科学美国人编译看这一系列能源能源提供最需要的能量提取相比,称他们的能源投资回报率(EROI)。必威体育在线注册我们来看看不同的燃料提供回报,并检查其他注意事项需要考虑在选择如何满足能源需求。必威体育在线注册
必威体育在线注册能源投资回报
教授查尔斯•霍尔的生态学家纽约州立大学环境科学与林业学院开发的概念EROI给常见的测量比较不同燃料。biwei6868
发现燃料的EROI意味着锻炼多少能量让材料可用,比如寻找石油、钻井井,抽运出来精炼之后,你得到多少能量必威体育在线注册。这是一个简单的方程——你把能量输出的能量输入。必威体育在线注册高EROI意味着你得到大量的能量消耗很少的能量。必威体育在线注册
这张资讯图像将水力发电、风能和煤表现最好,而天然气、太阳能和核能提供更低的回报这一措施:
来源:科学美国人
水力发电和风力发电的原因这样做在这一措施主要是由于相对少量的能量需要建造水坝和涡轮机——至少比建立一个核电站。必威体育在线注册煤是相对容易提取能源条款和EROI与风力发电,根据这项研究。必威体育在线注册
构建和管理核能的过程,如采矿、铀浓缩和废物存储——都需要大量的能量。必威体育在线注册选择这样一个可怜的发电能源的投资回报。必威体育在线注册太阳能电池板是能源密集型生产,因此必威体育在线注册有一个类似的低EROI——尽管这篇文章的作者,曼梅森,告诉我们这是上升。
然而,值得注意的是,核估计的范围的EROI确实很大,估计从40到60——从世界核协会小于1。曼告诉我们他使用纸回顾了许多研究,将核的EROI 5。
那么这是否意味着世界应该放弃传统的石油和水电投资呢?不一定,有一些其他注意事项EROI计算不解决。
计算的并发症
情况常常如此当比较能源,决定哪些是最好的取决于你在计算中包括什么。必威体育在线注册
与higher-EROI来源——例如,水力、风力、和煤,其他因素,如代间歇性和监管环境变得更加重要的能量需要得到回报,曼告诉碳短暂。必威手机官网必威体育在线注册例如,如果网格不能调整处理间歇供应来自可再生能源如风能,使这些资源更加昂贵,可能会减少他们的EROI如果很多燃气电力需要备份的一代。
同样,计算不包括环境成本不同的能源——就像那些相关的温室气体排放。必威体育在线注册如果美国征收碳排放税,将变得更加昂贵烧煤要求的安装昂贵的碳捕获技术,例如,使它从经济角度的吸引力。曼指出,EROI可以“强调努力减少污染[…]如何显著影响燃料的负担能力”。
更重要的是,有超过一种类型的EROI测量。曼告诉我们他回顾了范围广泛的文学,但似乎最符合测量,即对方作为他的计算的基础。我们包括曼的完整列表下面的引用。
EROI计算的一个关键区别是什么被认为是一个能源输入。必威体育在线注册例如,一些油砂生产使用焦油砂本身作为能源的过程——列为“内部”输入。必威体育在线注册曼说,他只使用的外部能源输入——那些从外部的过程本身,或“社会投入”。必威体育在线注册
所以回报我们得到不同的能量来源可以是一个有用的测量在选择建设成我们的能源必威体育在线注册结构,告诉我们期待从他们多少能量。本文曼说,考虑到EROI意味着“投资可以引导资源,最有效地保持经济增长,还可以帮助建立一个可持续的未来”。
EROI并不是唯一的因素,需要考虑当选择最好的燃料,但它强调了一个事实,我们正在消耗越来越多的能源来满足需求,压低排放上花更多的钱。必威体育在线注册这可能会在未来成为更大的问题。
来源
梅森Inman请与我们分享了他的资源列表,以及一些笔记。《科学美国人》也出版了博客曼在讨论他如何计算不同eroi和一个面试查尔斯·霍尔。
- 常规石油:m·c·吉尔福德等。”新能源的长期评估投资回报率(EROI)对美国油气发现和生产必威体育在线注册:“在可持续性(2011)。
- 从甘蔗乙醇:i c .马赛等。”温室气体排放的生产和使用在巴西甘蔗乙醇:2005/2006 2020年平均值和预测”,生物量和生物能源(2008)。必威体育在线注册
- 从大豆生物柴油:a . Pradhan et al。”必威体育在线注册能源生命周期评估大豆生物柴油再现的交易,“美国农业与生物工程师学会(2011)。
- 油砂:没有同行评议,估计油砂EROI的出版,我看得出来。曼上的一篇论文亚当·布兰德斯坦福大学的(亚当•布兰德et al。“油砂开采的能源效率:能源回报比率从1970年到2010年,必威体育在线注册“审查byEnergy)。本文报道各类eroi油砂,曼和外部能量的数量比用于精炼燃料。必威体育在线注册
- 来自加州的重油:亚当•布兰德”石油消耗和石油生产的能源效率:加州的情况必威体育在线注册“可持续性(2011)。注意:这是加州;没有公认的定义“重油”和值可能不同其他国家(如委内瑞拉),这可能会使用不同的技术来提取和精炼。
- 玉米乙醇:一直有激烈的争论EROI对玉米乙醇,比如2006年科学交流。biwei6868但似乎都同意其EROI小于两所说的液体燃料的堆的底部。我画的荟萃分析,平均六个不同的估计,给一个EROI 1.4。Hammerschlag“乙醇能源投资回报:文学1必威体育在线注册990年至今的一项调查显示,“环境科学与技术》(2006)(biwei6868链接)。
对电能的来源,曼说他值用于电力生产的一个特定的来源,而不是EROI生产原料的燃料,可用于发电。所以在煤的情况下,例如,EROI煤炭本身会三倍高于EROI电力来自煤炭(因为典型的燃煤发电厂的效率大约是33%)。
- 水电:有广泛的EROI值报告水电大坝,从40到250多。反映这个范围内,曼说,他报道了作为“40 +”的价值。例如,看到Gagnon等。”生命周期评估发电选择:研究2001年的状态,“必威体育在线注册能源政策(2002)。
- 风:曼说他使用50元分析研究,包括119个不同的风力发电场或涡轮机。Kubiszewski等。”荟萃分析的净能量换取风力发电系统必威体育在线注册”可再生能源(2010)必威体育在线注册。
- 煤炭:大多数研究煤的EROI报告的价值“minemouth”,煤的能量。必威体育在线注册使它比较与其他电力来源,尤其是可再生能源,曼用EROI电力来自煤炭。一个特别专注于太阳能,但它与化石燃料相比:Raugei等。”能源能源必威体育在线注册投资回报率(EROI)光伏发电,“能必威体育在线注册源政策(2012)。EROI图有符合你会从一个粗略的计算,煤炭的minemouth EROI除以三,考虑到能量的损失在发电厂(个人通信,必威体育在线注册查尔斯•霍尔纽约的环境科学和林业)。biwei6868
- 太阳能(光伏):有各种各样的估计太阳能光伏的EROI——部分原因是技术和生产技术的快速进步,一个大降价的主要原因在过去的十年。曼用他所能找到的最近的同行评议的研究——Raugei et al ., 2012年,引用。太阳能光伏的EROI几乎肯定是上升(Raugei et al ., 2012;个人通信,迈克尔•戴尔斯坦福大学的)。Raugei的最新数据的研究至少几岁EROI今天是最有可能高于6,本文引用数量,曼告诉我们。
- 天然气:曼说,很难找到一个EROI估计天然气天然气,因为数据通常是随着石油的报道。曼的EROI图7中,使用一个替代措施由凯里德克萨斯大学奥斯汀分校的王,他所谓的“能源强度比,”,这是与EROI可比。必威体育在线注册国王的价值天然气发电的能源强度比率也符合粗必威体育在线注册略的计算会给什么,使用一个EROI 20的石油和天然气井口,并调整考虑典型的天然气发电厂的效率(约40% - 45%)。王吧。”必威体育在线注册能源强度比率的净能量措施美国能源生产和支出《环境研究快报》(2010)。
- 核:与水力发电,EROI估计核能跨度非常大的范围。一些声称EROI实际上不到就意味着运行整个过程不是一个能量的来源,而是sink-whereas其他人(如必威体育在线注册世界核协会,一个工业组织)估计,EROI可能远远高于其他的能源,使用离心机浓缩时大约40到60。必威体育在线注册曼上的一篇论文,综述了许多研究,并估计EROI是5。Lenzen。”生命周期能源和温室气体必威体育在线注册排放的核能源:一个回顾”,必威体育在线注册能量转换和管理(2008)。