Spain’s Photovoltaic Revolution: The Energy Return on Investment

بازده انرژی انرژی سرمایه‌گذاری شده (EROI یا EROEI) مقدار انرژی به دست آمده از یک منبع انرژی خاص تقسیم بر انرژی مصرف شده یا سرمایه‌گذاری شده برای به دست آوردن آن انرژی است. EROI یک معیار ضروری و به ظاهر ساده از انرژی قابل استفاده یا "سود انرژی" ناشی از بهره برداری از یک منبع انرژی است، اما تعیین تمام هزینه های انرژی که باید در محاسبه لحاظ شود چندان آسان نیست. از آنجایی که مقادیر EROI به طور کلی برای منابع انرژی تجدیدپذیر پایین است، تفاوت در این تخمین ها می تواند منجر به نتایج کاملاً متفاوتی در مورد قابلیت دوام این فناوری های انرژی شود. این کتاب اولین تجزیه و تحلیل انرژی کامل از استقرار در مقیاس بزرگ و در دنیای واقعی سیستم های جمع آوری فتوولتائیک (PV) را ارائه می دهد که نشان دهنده 3.5 گیگاوات نیروگاه خورشیدی نصب شده و متصل به شبکه در اسپانیا است. این تجزیه و تحلیل شامل تمام عواملی است که خروجی برق واقعی را در یک چرخه تمام سال محدود و تنظیم می کند و تمام ورودی های سوخت فسیلی مورد نیاز برای دستیابی به این نتایج را شامل می شود. تجزیه و تحلیل جامع نویسندگان از ورودی‌های انرژی، که تخمین‌های هزینه انرژی را به همه مخارج مالی اختصاص می‌دهد، مقادیر EROI را به دست می‌دهد که کمتر از نیمی از آنچه توسط سایر محققان و صنعت خورشیدی ادعا شده است. تجزیه و تحلیل حساسیت برای آزمایش مفروضات مختلف در استخراج این برآوردهای EROI استفاده می شود. نتایج حاکی از آن است که EROI سیستم‌های PV فعلی و در مقیاس بزرگ ممکن است برای حمایت یکپارچه از انتقال انرژی و اقتصادی به دور از سوخت‌های فسیلی بسیار کم باشد. با توجه به فراگیر شدن یارانه های سوخت های فسیلی در اقتصاد مدرن، یک نتیجه گیری کلیدی این است که تمام اجزای سیستمی که انرژی خورشیدی را برای مصرف کننده به ارمغان می آورد، از تولید گرفته تا نگهداری محصول و چرخه عمر، باید از نظر بهره وری انرژی بهبود یابد. علم مواد بازده تبدیل خورشیدی تنها یکی از این مؤلفه ها است.

Sunny Spain یک مطالعه موردی ایده آل را نشان داد زیرا این کشور دارای بالاترین نفوذ انرژی PV خورشیدی با 2.3 درصد از کل تقاضای ملی و همچنین تخصص پیشرفته در انرژی خورشیدی از جمله مدیریت شبکه سیستم های متناوب و مدرن تجدیدپذیر این کتاب که توسط یک تیم نویسنده مجرب منحصر به فرد متشکل از مهندس ارشد چندین پروژه بزرگ فتوولتائیک در اسپانیا و متخصص برجسته جهان در مورد مفهوم و کاربرد EROI نوشته شده است، درک جامعی از انرژی خالص در دسترس جامعه از منابع انرژی در به طور کلی و به طور خاص از تاسیسات PV عملکردی تحت شرایط دنیای واقعی. نویسندگان بینش مهمی در مورد ظرفیت منابع انرژی تجدیدپذیر برای پر کردن شکاف قابل پیش‌بینی بین تقاضای جهانی انرژی و نرخ تخلیه برای سوخت‌های فسیلی ارائه می‌دهند.

· اولین مطالعه جامع از EROI PV خورشیدی در مقیاس بزرگ را ارائه می‌کند. سیستم ها در یک کشور توسعه یافته

· از داده های عملیاتی دنیای واقعی به جای تقریب ها و برون یابی های آزمایشگاهی استفاده می کند

· وابستگی یک منبع انرژی جایگزین به کالاها و خدمات یک فسیلی را توصیف می کند. اقتصاد سوخت

· دارای پیامدهای جهانی برای پتانسیل منابع انرژی تجدیدپذیر برای جایگزینی ذخایر رو به کاهش سوخت های فسیلی است

· نوشته شده با دانش دست اول مهندس ارشد، در محل برای بسیاری از تاسیسات خورشیدی در اسپانیا همراه با پیشرو در توسعه و کاربرد مفهوم EROI

The Energy Return on Energy Invested (EROI or EROEI) is the amount of energy acquired from a particular energy source divided by the energy expended, or invested, in obtaining that energy. EROI is an essential and seemingly simple measure of the usable energy or “energy profit” from the exploitation of an energy source, but it is not so easy to determine all of the energy expenditures that should be included in the calculation. Because EROI values are generally low for renewable energy sources, differences in these estimates can lead to sharply divergent conclusions about the viability of these energy technologies. This book presents the first complete energy analysis of a large-scale, real-world deployment of photovoltaic (PV) collection systems representing 3.5 GW of installed, grid-connected solar plants in Spain. The analysis includes all of the factors that limit and adjust the real electricity output through one full-year cycle, and all of the fossil fuel inputs required to achieve these results. The authors’ comprehensive analysis of energy inputs, which assigns energy cost estimates to all financial expenditures, yields EROI values that are less than half of those claimed by other investigators and by the solar industry. Sensitivity analysis is used to test various assumptions in deriving these EROI estimates. The results imply that the EROI of current, large-scale PV systems may be too low to seamlessly support an energy and economic transition away from fossil fuels. Given the pervasiveness of fossil fuel subsidies in the modern economy, a key conclusion is that all components of the system that brings solar power to the consumer, from manufacturing to product maintenance and life cycle, must be improved in terms of energy efficiency. The materials science of solar conversion efficiency is only one such component.

Sunny Spain represented an ideal case study as the country had the highest penetration of solar PV energy at 2.3 percent of total national demand as well as state-of-the-art expertise in solar power including grid management of intermittent, modern renewable systems. This book, written by a uniquely qualified author team consisting of the chief engineer for several major photovoltaic projects in Spain and the world’s leading expert on the concept and application of EROI, provides a comprehensive understanding of the net energy available to society from energy sources in general and from functioning PV installations under real-world conditions in particular. The authors provide critical insight into the capacity of renewable energy sources to fill the foreseeable gap between world energy demand and depletion rates for fossil fuels.

· Presents the first comprehensive study of the EROI of large-scale solar PV systems in a developed country

· Uses real-world operational data rather than laboratory approximations and extrapolations

· Describes the dependence of one alternative energy source on the goods and services of a fossil-fueled economy

· Has global implications for the potential of renewable energy sources to replace dwindling reserves of fossil fuels

· Written with the first-hand knowledge of the chief, on-site engineer for many solar installations in Spain together with the leader in the development and application of the concept of EROI