Emergía: calculando el valor del flujo energético


Emergía es la energía útil de una determinada forma usada directa o indirectamente para generar un determinado producto o servicio. Este concepto fue desarrollado por H.T. Odum junto con David M. Scienceman, también puede ser definido brevemente como “memoria de energía”, es el ciclo de flujo energético desarrollado.

Boceto a mano de los flujos energéticos del espacio Buenvivi.

Gracias a este concepto podemos poner varios factores de un sistema con aparentes escalas de valores variables en un mismo patrón de cálculo, como la luz solar, combustibles fósiles, energias renovables, humanos con recursos…

La unidad que lo aglutina es el emjulio (julio emergético). Se puede crear una base de emjulio por cada factor pero es muy común el uso de la emergía solar como base: emjulios solares (seJ, en su formato abreviado).

 

Valores Unitarios Emergéticos (UEVs) 

Los parámetros que unifican el valor del flujo pueden medirse desde las siguiente variables:

  • Transformicidad – la cantidad de emergía introducida por unidad de energía útil generada. Si por ejemplo necesitamos 10000 emjulios solares para generar 1 julio de madera, la transformicidad solar de la madera es: 10000 emjulios solares x julio (seJ/J, en su forma abreviada). La transformicidad de la luz solar absorbida por la Tierra es 1.0 por definición.
  • Emergía específica – emergía por unidad de masa generada. La emergía específica se expresa habitualmente como emergía solar por gramo (seJ/g). Al requerir aporte energético para concentrar materiales, el valor emergético unitario de cualquier sustancia se eleva con la concentración. Por lo tanto, materiales poco abundantes en la naturaleza poseen mayores relaciones emergía/masa dado que se requiere más trabajo ambiental para concentrarlos, ya sea espacialmente como desde un punto de vista químico.
  • Emergía por unidad monetaria – emergía necesaria para la generación de una unidad de producto económico (expresada como moneda). Se usa para convertir pagos monetarios en unidades de emergía. Dado que el dinero se paga a las personas por sus servicios y no al medio ambiente, la contribución de un pago monetario a un proceso es la emergía que las personas pueden comprar con el dinero al que se refiere el pago. La cantidad de recursos que el dinero compra depende de la cantidad de emergía que soporta el sistema económico y de la cantidad de dinero circulante. La relación media emergía/dinero en emjulios solares/unidad monetaria puede ser calculada dividiendo el uso total de emergía de un estado o nación por su producto económico bruto. Varía según el país y decrece anualmente, lo que se entiende como un índice de inflación. Esta relación emergía/dinero es útil para contemplar la participación de los servicios en el sistema, que habitualmente se incluye en términos exclusivamente monetarios.
  • Emergía por unidad de trabajo– la cantidad de emergía necesaria para mantener una unidad de trabajo directamente utilizada en el proceso. Los trabajadores realizan un trabajo en un proceso, así que de modo indirecto invierten en el proceso el conjunto de la emergía que hace posible ese trabajo (alimento, entrenamiento, transporte, etc). Esta intensidad emergética generalmente se expresa como unidad de emergía por unidad de tiempo (seJ/año; seJ/hora), pero también se utiliza la emergía por unidad de dinero ganado (seJ/unidad monetaria). El trabajo indirecto requerido para elaborar y proporcionar los bienes y servicios necesarios en un determinado proceso generalmente se mide como el coste monetario del servicio, es decir, la intensidad energética se calcula como seJ/unidad monetaria.

 

Potencia emergética es el flujo de emergía de un determinado elemento o sistema. Los flujos de emergía habitualmente se expresan en unidades de potencia solar emergética: emjulios solares x unidad de tiempo, seJ/s, seJ/año).

 

El método de contabilidad

Para contabilizar el flujo emergético se usa la base termodinámica de todas las formas de energía, recursos y servicios humanos, y los convierte en equivalentes de una forma de energía, habitualmente la emergía solar. Para evaluar un sistema desde el punto de vista de la emergía, se dibuja primero un diagrama de flujos para organizar la evaluación y tener en cuenta todas las entradas y salidas del sistema. A partir del diagrama se construye una tabla con los flujos reales de recursos, trabajo y energía, que posteriormente se ponen en términos emergéticos. El paso final de una evaluación emergética implica interpretar los resultados cuantitativos. En algunos casos, la evaluación se hace para determinar cómo se ajusta una determinada propuesta económica con el medio ambiente. En otros casos, se comparan diferentes alternativas, o se trata de encontrar el modo de uso de un determinado recurso que permite maximizar la viabilidad económica de dicho uso.

Las evaluaciones energéticas son tanto sintéticas como analíticas. La Síntesis es el acto de combinar elementos en un todo coherente para comprender la totalidad del sistema, mientras que el Análisis es la disección o compartimentación de un sistema para entender el conjunto a través de las piezas. En el método de evaluación energética, algunas veces llamado “Síntesis Emergética”, primero se considera el conjunto del sistema a través de diagramas de flujo, entonces se analizan los flujos de energía, recursos e información que dirigen el sistema. A través de la evaluación de sistemas complejos mediante la emergía, se integran los principales flujos que provienen de la economía humana y aquellos que provienen “gratuitamente” del medio ambiente con el objetivo de analizar cuestiones de políticas públicas y gestión del medio ambiente.

1. Diagrama de flujos
Los diagramas de flujos se usan para mostrar de modo explícito los movimientos operativos en un sistema que se suman para obtener la emergía de un producto o reserva determinado. El propósito de un diagrama de flujos es desarrollar un inventario crítico de los procesos, reservas y flujos que son “impulsores” importantes del sistema (todos los flujos que entran dentro de los límites del sistema) y son por tanto necesarios para la evaluación.

Diagrama de Odum que representa un ecosistema terrestre


Un modelo es la representación de un sistema. La biosfera está compuesta por sistemas que van cambiando a medida que pasa el tiempo. El modo en que se producen los cambios depende de la organización del sistema y del tipo de energía disponible. Los modelos de comportamiento del sistema como el modelo de Odum y el modelo matricial representan estos cambios.

El modelo de Odum

Poniendo como ejemplo el diagrama anterior, podemos observar:

  • La caja que engloba todos los símbolos marca los límites del sistema.
    Los productores son las hojas, que realizan la fotosíntesis.
  • Los consumidores son los animales, los tallos y las raíces de las plantas.
  • El almacén es el suelo, que tiene tres subalmacenes: agua, arcillas y nutrientes.
  • Los símbolos que corresponden a las fuentes de energía, los sumideros y los factores externos como la lluvia, la radiación solar, el aire y los procesos geológicos están fuera de los límites.

 

2. Tabla de evaluación emergética

Se construye una tabla (ver ejemplo más abajo) de los flujos de recursos, trabajo y energía a partir del diagrama de flujos. Los datos sobre los flujos de entrada que cruzan los límites se convierten en unidades energéticas, y entonces se suman para obtener la emergía total que dirige el sistema. Los flujos de emergía por unidad de tiempo (habitualmente por año) se presentan en una tabla como elementos separados. Las tablas se construyen en el mismo formato, con los títulos de columnas y el formato que se menciona a continuación:

Ejemplo de evaluación emergética sobre Tabla
NoteItem(nombre)Data(flujo/tiempo)UnidadesUEV (seJ/unidad)Emergía Solar (seJ/tiempo)
1.Primer elementoxxx.xJ/añoxxx.xEm1
2.Segundo elementoxxx.xg/añoxxx.xEm2
     
n.n-ésimo elementoxxx.xJ/añoxxx.xEmn
O.Propuctoxxx.xJ/año o g/ñoxxx.x ∑ n 1 E m i {\displaystyle \sum _{n}^{1}Em_{i}}

La Columna #1 es el número de línea del elemento evaluado, que habitualmente es también el número de la nota al pie de la tabla donde se muestran los datos básicos y los cálculos para evaluar los elementos.

La Columna # 2 es el nombre del elemento, que se muestra en el diagrama agregado.

La Columna # 3 es el dato básico en julios, gramos, dólares u otras unidades.

La Columna # 4 muestra las unidades de los datos para cada elemento.

La Columna # 5 es el valor emergético unitario, expresado en julios solares energéticos por unidad. Algunas veces, las entradas se expresan en gramos, horas, o dólares, así que se elige un UEV determinado (sej/hora; sej/g; sej/unidad monetaria).

La Columna # 6 es la emergía solar de un determinado flujo, calculada como el producto del valor del elemento evaluado por el UEV (Columna 3 x Columna 5).

A cada tabla le sigue una nota al pie que muestra las citas para los datos y los cálculos.

Puedes descargar plantillas desde: EmergySystems.org

 

3. Cálculo de los valores emergéticos unitarios
Una vez se han convertido todos los elementos del sistema en términos de emergía, se calcula el valora emergético unitario para el producto o proceso. El producto (fila “O” en el ejemplo anterior) se valora primero en términos de energía o masa. Las entradas de emergía correspondientes a los elementos del sistema se suman y el valor emergético unitario se calcula dividiendo la emergía total por las unidades del producto. Los valores unitarios que resultan de cada evaluación son útiles para otras evaluaciones energéticas.

4. Indicadores de comportamiento del sistema

  • Índice de Apropiación de Emergía (EYR): Emergía total usada por unidad de emergía invertida. La relación sirve para entender en qué medida una inversión permite a un proceso expotar recursos locales para contribuir a la economía.
  • Índice de Carga Ambiental (ELR): Emergía total de origen no renovable e importado usada por unidad de recursos locales renovable. Es un indicador de la presión de un proceso de transformación sobre el medio ambiente y puede ser considerada como una medida del estrés de un ecosistema debido a una actividad de transformación.
  • Índice de Sostenibilidad Emergética (ESI): La relación entre el EYR y el ELR. Pretende medir la contribución de un recurso o preoceso a la economía por unidad de carga ambiental.
  • Intensidad de Potencia Emergética por unidad de superficie: La relación del total de emergía usada en la economía de una región o nación con el área total de la misma. La densidad de emergía renovable y no renovable se calculan dividiendo el total de emergía renovable por área y el total de emergía no renovable por área, respectivamente.

Hay otra serie de múltiples relaciones muchas veces calculados según el tipo y la escala de los sistemas que se evalúen.

  • Porcentaje de Emergía Renovable (%Ren): La relación de emergía renovable y el uso total de emergía. A largo plazo, solo procesos con un alto %Ren son sostenibles.
  • Precio emergético: El precio emergético de un determinado bien o servicio es la emergía que uno recibe por el dinero invertido. Sus unidades son sej/unidad monetaria.
  • Relación de Intercambio Emergético (EER): La relación de emergía intercambiada en un intercambio o compra (lo que se recibe en relación a lo que se da). La relación se expresa teniendo en cuenta ambos lados del intercambio y es una medida de la ventaja comparativa de una parte sobre la otra.
  • Emergía per capita: La relación del total de emergía usada en la economía de una región o nación con el total de la población. La emergía per cápita se puede usar como una medida del nivel medio de vida potencial.

Bueno, la comprensión de cómo calcular el valor de los flujos energéticos que conlleva nuestro modelo de vida puede parecer costoso, pero igualmente es altamente importante para comprender el impacto que nuestras vidas realizan en el entorno.

Para finalizar, dejo unos ejemplos de flujos, ¿Os animáis a realizar el de vuestra vida?

 

Diagrama de flujo del Bosque

 

Diagrama de flujo: La pesca

 

Diagrama de flujo: Tala y quema.

 

Diagrama de flujo: Urbes

 

Fuentes:

https://es.wikipedia.org/wiki/Emergia

https://biosb.blogspot.com/2012/02/modelos.html

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