EIR – Energy Intensity Ratio

Ho già scritto un paio di post sull’EROEI, quaqua.

Il concetto è conosciuto ai tanti lettori dei vari blog su peak oil, in poche parole si tratta del rapporto tra energia ricavata e energia spesa. La volpe non cercherebbe di mangiarsi il coniglio se dovesse spendere più energia cacciandolo di quanto guadagna mangiandoselo. In questo caso l’EROEI è <1 e la volpe morirebbe di fame.

Dopodiché ho cercato varie volte a calcolare un EROI per una nazione intera, per esempio l’Italia, per capire se quello che vale per un tipo di energia può valere per un paese. Cioè se si vede già che le nazioni devono pagare sempre di più per l’unità di energia. L’EROI è complicato a calcolare, non avevo le fonti giuste, e non sono arrivata in fondo.

Ora, su ASPO Svezia, ho trovato un link a una relazione scientifica interessantissima che tratta proprio questo argomento. Si chiama “Energy intensity ratios as net energy measures of United States energy production and expenditures” di C. W. King e lo potete scaricare qua.

Non si tratta dell’EROI ma dell’EIR, Energy Intensity Ratio, che mette in relazione il consumo energetico della società, al PIL e il prezzo dell’energia. King riesce a dimostrare che EIR è un buon sostituto all’EROI e che il prezzo dell’energia è collegato al EROI, e che addirittura il prezzo di un prodotto rispecchia tutta la catena di produzione per quel prodotto, dalla miniera alla tua mano.

King continua spiegando la sua ipotesi che le recessioni negli Stati Uniti durante gli ultimi 40 anni dipendevano non da decisioni politiche, ma dall’EROI in lenta discesa in combinazione con spese energetiche >10% del PIL americano. Ma dati sull’EROI non sono accessibili, neanche nel paese meglio documentato energeticamente del mondo, quindi King ha voluto sviluppare il concetto EIR.

Semplificando si può dire che il concetto EIR è una misura del ritorno economico su energia spesa. Un EIR alto o crescente significa che la società sta diventando più efficace e che il paese avrà un ritorno più alto sul consumo energetico. Vale anche il contrario.

Il grafico mostra gli EIRp e EIRe per petrolio, gas naturale e carbone. In futuro si potrebbe prevedere la recessione usando i criteri di King, visto che dopo il 2003 tutti gli indicatori erano decrescenti. Non si può dire quale anno è quello cruciale d un punto di vista del crollo, ma che la spesa per l’energia sempre maggiore ha messo in ginocchio l’intero paese sembra ovvio, fino ad arrivare al disastro di CDS e i mutui che la gente non riusciva a pagare.

La formula per calcolare l’Energy Intensity aggregato è la spesa totale energetica annua, divisa per il PIL. King usa i dati EIA in BTU (British Thermal Unit) per dimostrare che il EI è diminuito da 19.500 BTU/$ nel 1950, a 8.500 BTU/$ nel 2008.

L’EIR poi viene calcolato così, per esempio per il petrolio:

EIRp,oil = EIf,p(oil) / EIGDP = (Btu/$ of oil) / (Btu/GDP of economy)

dove Btu/$ of oil  = (Btu/BBL of oil)/oil price( $/BBL )

Quindi tutto quello richiesto e il contenuto di energia, King usa BTU, ma va benissimo anche kWh, più familiare per noi europei, e poi la serie del PIL.

Nel numeratore metti il contenuto di energia diviso il prezzo per quel tipo di energia, e nel denominatore metti energia diviso per PIL, quindi il consumo totale di energia. King lo chiama EIGDP.

Vediamo il petrolio:

Il PIL in Italia nel 2007 (prezzi correnti, ISTAT) era di 1.998.000 milioni di euro. Uso prezzi correnti invece di concatenati 2000 perché il prezzo del petrolio sia da BP che da EIA viene dato in prezzi correnti.

Secondo la BP l’Italia nel 2007 ha consumato 84 milioni di tonnellate, 84 Mtoe. Un toe contiene 11.630 kWh. 11.630 x 84.000.000 = 976.920.000.000 kWh di consumo energetico dal petrolio.

Un barile contiene 159 litri e ogni litro corrisponde a 10 kWh, =>1.590 kWh al barile.

Nel 2007 il barile costava in media 72,34 dollari (BP), con un cambio di 1,3705 (dati presi da una banca olandese) ci vengono 52,78 € al barile.

EIRpetrolio = (1.590 kWh/ 52,78 €) / (976.920.000.000 kWh/1.998.000.000.000 €)

= 30,13 kWh/€ / 0,4889 kWh/€ = 61,62

Il significato del numero 61,62 sarebbe più o meno che un investimento di 1000 euro in petrolio risulta in 61.620 € di BNP.

Questo è un numero altissimo, rispetto ai ca 10 degli Stati Uniti. Sul prodotto finale dovrebbero incidere anche le nostre imposte, che sono molto più alte rispetto a quelle americane.

Comunque, quello che conta per un singolo paese è il trend. Dove va, in alto o in basso?

1. Ho creato la serie con base 2000 usando il PIL con base 2000 e il PIL prezzi correnti per dedurre quanto sarebbe costato il barile in euro.
2. Ovviamente per il 2010 non ho cifre per il PIL italiano. L’ho stimato a +1%.
3. Stima del barile nel 2010 77$

In 10 anni un peggioramento del 69%. La variabile più importante è l’inverso dell’energia nel nominatore. Nel denominatore possiamo compensare una diminuzione del PIL con un minor consumo di energia.

Per avere un EIR almeno piatto (non dico crescente) anche se i prezzi del petrolio aumentano dobbiamo quindi o diminuire il consumo di energia, o riuscire ad aumentare il PIL, o entrambi.

Nel frattempo pagheremo sempre più caro il nostro consumo di petrolio. Se il trend dovesse continuare all’infinito si può assumere che arriveremo a un punto in cui tutta l’economia del paese verrà spesa per l’energia primaria.

—-

Per costruire i grafici anche per gli altri tipi di energia mi servono serie storiche più lunghe per cambi dollari/lire, serie storiche per i prezzi dell’elettricità, e serie storiche per il barile, per non parlare del PIL. Sarebbe divertente riuscire a costruire la serie fino al 1900.

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14 responses to “EIR – Energy Intensity Ratio”

  1. Gianni says :

    http://aspoitalia.blogspot.com/2010/08/i-consumi-di-energia-elettrica-italiani.html
    Da qua on riesci a ricavare? O dal sito di Terna? Salutoni e complimenti per il blog

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  2. Corrado says :

    Davvero molto interessante sia il post sia l’articolo cui ho dato una rapida occhiata. Complimenti.

    Le spiegazioni monodimensionali della crisi globale – e in genere delle crisi – non mi convincono mai del tutto, e quindi resto dell’idea che ogni crisi economica (come ogni fase di sviluppo) non possa essere spiegata solo con l’energia disponibile e con le tensioni dal lato delle risorse energetiche. E tuttavia quel che trovo davvero insopportabili sono tutti quegli economisti (quasi tutti gli economisti, purtroppo), che restano completamente sordi ed incapaci di introdurre un approccio un po’ più multidisciplinare alla loro materia. Se è permesso citarmi, ne scrivevo già un bel po’ di tempo fa assieme a Filippo. E queste misure del trend del EIR confermano quella interpretazione della crisi.

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  3. Hunter76Lima says :

    Complimenti Anna.

    Con questo post sei riuscita a individuare e focalizzare il nocciolo della questione peak-oil e delle sue conseguenze economiche.

    E’ chiarissimo infatti come la spesa energetica influenza direttamente la qualità dello sviluppo economico di una società e l’aumento del PIL deve essere correlato all’aumento della spesa energetica se effettivamente si vuole generare ricchezza.
    Altrimenti si sta solo consumando ciò che si era accumulato nel passato.

    Quindi non ha molto senso parlare di crescita o crescita lenta post-crisi (+1%), come fanno i mainstream.
    L’Italia non sta crescendo perchè il PIL cresce sempre molto meno di quanto cresca la spesa energetica.

    Quindi avremmo bisogno di un indicatore realistico relazionato alla spesa energetica. Ed è quello che si evince dal tuo post con l’EIR paese (sarebbe bello averne uno cumulativo pesato per risorse e non suddiviso per fonte energetica).

    Considerando un caso limite (barile 100$, cambio 1,25 eur/usd, consumo italia invariato a circa 1000 mld di Kwh, PIL pressochè invariato nella forchetta 0/+1%), si vede come l’EIR petrolio per l’Italia per il 2011 si aggirerebbe attorno ai 4, valuato ai valori attualizzati.

    In effetti è il prezzo medio del petrolio sull’anno quello che più influisce questo indice ed è il valore più importante da monitorare. Tanto più cresce tanto più siamo destinati a vedere la nostra situazione finanziaria (paese + c ittadini) sgretolarsi giorno dopo giorno.

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  4. Hunter76Lima says :

    Errata corrige

    IER petrolio Italia attualizzato 2011 a 40, nelle ipotesi da me sopra riportate.

    Mi è rimasto uno zero nella penna

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  5. Fabrizio73 says :

    Ciao vorrei innanzi tutto farti i complimenti per i tuoi post sempre molto belli e interessanti.
    Poi ti chiedevo: hai sentito anche tu della scoperta di 100 miliardi di barili (sic) di petrolio non convenzionale vicino a Parigi??? O è una bufala natalizia??
    Se così fosse, saremmo di fronte alla validità del mio teorema anti peak. Cioè che non tutto è stato scoperto e che a volte l’estrazione è legata alla componente tecnologica ed economica (cioè se ne traggo guadagno nell’estrarlo).
    Ciao e grazie

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  6. Filippo Zuliani says :

    Brava Anna, hai colto il modo in cui l’industria ha sempre sfruttato a suo vantaggio il paradosso di Jevons. E cioe’, quando il PIL non aumenta piu’ dell’aumento del combustibile (=EIR decrescente) l’unica soluzione e’ ottimizzare, oppure passare ad un’altra fonte piu’ conveniente. Successe gia’ dal legno al carbone e poi dal carbone al petrolio.

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  7. Fabio says :

    Mi unisco al coro degli elogi. Complimenti davvero interessante questo post sull’EIR. Solo che mi domando se, a considerare solo il prezzo del petrolio non si commettono errori di valutazione nell’andamento dell’EIR? Considerare anche il gas, le fonti rinnovabili o, non parlo per l’Italia, il nucleare non condurrebbe forse a una curva dell’EIR diversa? (O forse non ho capito del tutto il concetto di EIR?)
    Un saluto.

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  8. Fabrizio73 says :

    @ fabio
    se ho ben capito il valore dell’EIR si può usare per le diverse fonti combustibili (quindi si può benissimo fare lo stesso discorso per il gas, carbone etc).
    La cosa bella dell’EIr, a mio avviso, e che per la prima volta quantifica in modo più o meno matematico , il “peso” degli idrocarburi sul Pil. E secondo me ci si avvicina abbastanza, anche se dovrebbe tenere conto della variabile tecnologica e sociale

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    • Fabio says :

      Fabrizio capisco che EIR si può applicare a tutte le fonti energetiche (a averceli i dati!). Quello che volevo dire è che forse per essere significativo, dovrebbe essere applicato a tutte le fonti energetiche considerate insieme. Faccio una fanta-ipotesi: tra 45 anni il Pil è restato invariato 1998 mld euro e così anche i consumi energetici in 84 Mtep. L’energia viene tutta da fonti rinnovabili (fantasy ho detto) e in italia viene importato un solo barile di petrolio a 15000 euro che usa nella sua villa di Arcore Silvio Berlusconi (ha detto che camperà 120 anni,no?)per falciare il prato con una vecchia falciaerba alla quale è molto affezionato. Si ti fai 2 conti, considerando solo il petrolio, viene un EIR di 0.2168, ma questo non mi sembra un valore significativo per alcuna analisi sull’andamento dell’economia. Saluti

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  9. Pinnettu says :

    OT

    Dopo l’IEA, anche l’EIA si avventura in “previsioni” a lungo termine, spingendosi addirittura più in là….fino al 2035.

    Continuo a pensare che le stesse agenzie non considerino questi numeri come previsioni ma bensì come scenari.
    Difficile infatti pensare che credano che sia fattibile, in un simile contesto finaziario, fare previsioni oltre i due anni.

    Ma comunque, hanno delineato il loro scenario (un lavoro di 231 pagine zeppo di grafici e tabelle) dove riportano produzioni di petrolio in continua crescita che sembrano quantomeno azzardate.

    Giusto per fare un esempio, a pag 144 viene riportata la previsione sulla produzione di “crude oil” degli USA.

    Ebbene….nonostante la produzione del “crude” negli usa sia in calo dagli anni settanta, arrivano a prevedere un graduale rialzo dagli attuali 5 milioni di b/g ai circa 6,2 del 2035.

    Beh….è semplicemente sorprendente!!

    Secondo questa previsione abbiamo una produzione media di circa 5,5 milioni di b/g per 25 anni, che fanno grosso modo 50 miliardi di barili estratti.

    Ora, la stessa EIA parla, per gli USA, di riserve provate pari a 19 miliardi di barili…..
    Dunque mi chiedo: dove pensano di trovare i restanti 30 miliardi di barili (attenzione stiamo parlando di solo crude eh)!?

    Non solo, al 2035 parlano di una produzione di 6,2 milioni di b/g…questo significa che, vista la dinamica di esaurimento dei giacimenti, ci saranno in futuro ulteriori decenni di produzione. quindi altre decine di miliardi di riderve di cui non vi è traccia.

    Il tutto è semplicemente spettacolare!!!!!!!!!!!!!

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  10. Fabrizio73 says :

    @ fabio
    innanzitutto spero che il nanetto si levi dalle palle molto prima.
    Detto questo si ho capito quello dici, e sono d’accordo. Secondo me più che nel suo valore assoluto, ha senso se contestualizzato per farci capire la tendenza che potrà prendere l’economia in relazione alle fonti combustibili utilizzate.

    @ pinnettu
    non ho letto il report dell’EIA ma secondo me ,come al solito, si sono spinti troppo in là. Mi sa che prendano i dati degli ultimi dieci anni e con un semplice calcolo esponenziale lo proiettino nel futuro su un bel grafico dove tutto cresce all’infinito, il che dal punto di vista economico-finanziario è improbabile. Io penso che la produzione attuale potrà durare diversi anni (10-15???) ma che nel frattempo anche la CINA farà il suo bello “sboom”, quindi la domanda di petrolio è destinata a stabilizzarsi nel futuro più che ad aumentare.

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  11. Pinnettu says :

    @ Fabrizio

    Non so Fabrizio…..sulla domanda ho parecchi dubbi.
    Se nel 2011 non si innesca una terribile recessione planetaria, già nel corso del nuovo anno la domanda salirà verso gli 87 milioni di b/g. Brucciando il precedente record del 2007 di 86,3 milioni di b/g. Intanto il 2010 si avvia a chiudere attorno agli 86 milioni (1,8 milioni in più rispeto al 2009).

    No…..se la Cina (e l’India) non fanno sboom il prossimo anno o se nei paesi OECD non si scatena una tempesta finanziaria, nel 2012 la domanda salirà ragionevolmente fino a 88 milioni di b/g.

    Oltre al resto penso sempre a quei circa settanta milioni di nuovi individui che ogni anno si aggiungono alla popolazione mondiale……i più consumeranno poco, ma qualcosa la consumeranno di certo.

    Quanto alla produzione, come già dissi altre volte ritengo che per la produzione totale ci sia ancora un margine di crescita. Il punto è di quanto e per quanto tempo.
    Quest’anno la produzione si accinge ad uscire dal plateau (verso l’alto) portandosi a circa 86 milioni di b/g.

    Considerando la spare capacity dell’OPEC, i mega project, la produzione irakena e le sabbie bitumose, penso che per qualche anno ci sia la possibilità di tenere gli attuali livelli e spingersi perfino più in alto (87-88 milioni di b/g ???).

    Questo direi nei prossimi 2-3 anni. Ma poi!?!? Finiti i mega project ed esaurita la spare capacity dell’OPEC, come si fà a tenere gli 88 milioni di b/g ? Le sabbie bitumose e la tentennate produzione irakena non bastano sicuramente.

    Per cui, stante i dati in possesso del “pubblico”, se in questi 2-3 anni non intervengono fattori nuovi, a noi non adetti ai lavori può risultare che attorno al 2014-2015 inizi la fase calante della curva di produzione mondiale.

    Attenzione però…nel frattempo è possibile che la domanda corra più in fretta della produzione. Gli effetti, nel caso, sarebbero uguali al declino della produzione.

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