Figura 22.1 Cadena de calidad de energía, usada para calcular eMjoules solares para generar 1 joule de carbón y 1/4 joules de electricidad.
CAPITULO 22.
ENERGÍA Y ECONOMÍA
OBJETIVOS:
No es dinero si no la energía y los materiales los que hacen el trabajo de la economía. El dinero apenas provee una forma conveniente de facilitar los flujos de energía y ayuda a distribuir la energía a través de la economía. En este Capítulo se estudian las relaciones entre energía y dinero, y el sistema económico se describe como un sistema de energía donde flujos de dinero pueden permitir monitorear los flujos principales de energía que dirigen la economía.
22.1 eMergía solar y calidad de energía.
Cuando consideramos la habilidad de diferentes formas de energía para contribuir con la economía, debemos tener en cuenta la calidad de energía de cada forma. Una manera de hacerlo es substituir cada fuente de energía por una cantidad de energía solar necesaria para realizar el mismo trabajo, o sea, referido como la eMergia de esa fuente de energía. Como muestra la Figura 22.1, esto equivale a 40000 joules de acción directa o indirecta de la luz solar a través de plantas y actividad geológica, para producir un joule de carbón. Un joule de carbón puede usarse para producir 1/4 joule de electricidad. Esas proporciones pueden utilizarse para convertir carbón y electricidad en equivalentes solares: El equivalente solar de 1 joule de carbón es 40000 eMjoules solares sej.; el equivalente solar de 1 joule de electricidad es 160000 eMjoules solares. Un modo fácil de explicar la secuencia es colocar las energías de baja calidad en la izquierda y las de alta calidad a la derecha, como se hizo en otros diagramas.
Un sistema que es eficiente, usa energía de alta calidad para propósitos donde el efecto es grande, siempre que la energía requerida para desarrollar energía de alta calidad sea grande. Energía de alta calidad se usa generalmente donde puede servir como un amplificador de energía de baja calidad. Por ejemplo, la electricidad se usa en granjas para controlar y facilitar el trabajo humano y no como una fuente de luz para producir fotosíntesis (reemplazando al sol).
Figura 22.1 Cadena de calidad de energía, usada para calcular eMjoules solares para generar 1 joule de carbón y 1/4 joules de electricidad.
22.2 Presupuesto de eMergia en los Estados Unidos.
La Figura 22.2 muestra un diagrama del presupuesto de eMergía de los EUA en el año de 1980. Los números representan eMergía solar, calculada a partir de la medición de los flujos de energía multiplicados por sus Transformidades. Vea la sección 4.7 y la Tabla 27.1.
Figura 22.2 Fuentes de energía de los EUA en 1980.
Vea la Tabla 23.1.
Los combustibles incluyen minerales.
Las fuentes renovables incluyen eMergía solar
equivalente en las mareas y lluvias
(la lluvia incluye sol directo y vientos).
El valor de eMjoules solares del viento, sol, lluvia y mareas para todo país es de 8.2 E23 eMjoules solares (sej). por año. Esto está marcado en el flujo de la fuente denominada Renovable. La eMergía solar de combustibles y del suelo consumida por año es 52,0 E23 sej, y está marcada en los flujos de las fuentes denominadas Combustible y Suelo. La eMergía solar en las importaciones de la economía de los EUA fue 6,1 E23 sej.
La eMergía consumida por E.U.A. en 1980 se obtiene de sumar la eMergia solar de todas las fuentes en uso y corresponde a 66,3 E23 sej por año.
Es importante incluir las energías renovables así como las no renovables, de combustibles y suelo, cuando describimos el total de energía de un país. Esas energías renovables son muy importantes para el total de la economía, sin ellas no existiría comida, fibras, o vida salvaje para apreciar. Frecuentemente, cuando se analiza el perfil de energía de un país, la prensa y otras organizaciones incluyen solamente la energía que se consume; esto es una seria omisión, pues claramente deja fuera mucha de la energía que se maneja en el país.
La cantidad de eMergía de fuentes renovables y de eMergía del suelo que es consumida al año es igual a 18.2 E23 sej. Esto está cerca del 27% del consumo de eMergía anual de los EUA.
22.3 Relación entre energía y dinero.
Cuando el flujo de dinero y energía se muestran en un mismo diagrama, como en la Figura 22.3 (y en la Figura 1.8), la relación es fácil de ver: la energía y el dinero fluyen en direcciones opuestas. En el "sistema económico" simple, diagrama de la Figura 22.3, los productos (carne y cosechas) de la granja fluyen hacia las ciudades y en retribución el granjero obtiene algún dinero, que fluye en dirección opuesta, regresando a la granja. El granjero usa el dinero obtenido de la venta, para comprar el combustible, maquinaria y fertilizantes necesarios de la ciudad. Nuevamente, el dinero fluye opuestamente al flujo de la mercadería de la ciudad hacia la granja.
Figura 22.3 Energía y dinero fluyen en direcciones opuestas.
El flujo de energía y dinero en la Figura 22.3 forman un ciclo. Esto es algunas veces referido como un ciclo de cambio. La energía, en forma de productos agrícolas y carne, se vende, y energía en la forma de combustible, maquinaria y fertilizantes, se compra; el dinero fluye alrededor en un ciclo contrario. En este caso, el dinero es el medio de cambio.
El precio es la relación entre el flujo de bienes y dinero y se define como la cantidad de dinero para comprar una unidad de bienes o servicios.
En economías muy simples, donde no existe dinero, los bienes se intercambian por bienes, y ningún dinero cambia de manos; esto se llama permuta. En este tipo de economía, la energía se intercambia directamente por energía. Imagine un granjero intentando cambiar productos agropecuarios por un tractor o combustible, seria algo bastante difícil. Esta es una de las principales razones por la cual el dinero existe: hace este tipo de intercambios posibles. Frecuentemente las personas pierden la noción del hecho de que son los recursos naturales los que hacen que la economía se mueva. Y así, erróneamente buscan dinero, en lugar de la energía que con él compran.
Otra relación interesante entre la energía y el dinero es que el dinero siempre paga por el trabajo y servicios humanos, y no por el trabajo de la naturaleza. Por ejemplo, cuando se compra gasolina, el dinero que se gasta va al dueño de la gasolinera. Cuando él compra más gasolina, paga al distribuidor, que paga a la refinería, que paga a la compañía de petróleo extractora del petróleo bruto.
En la Figura 22.3 el dinero circula entre granjas y la ciudad. Qué dinero puede comprar la cantidad de sol, lluvia y combustible utilizado?
La Figura 22.4 muestra que dinero y energía fluyen en direcciones opuestas. Como quiera que sea, el dinero utilizado para comprar combustible de la refinería paga servicios humanos y no el combustible del suelo.
Figura 22.4 Dinero pagado por el trabajo de llevar combustible a los usuarios.
En transacciones económicas, el dinero se intercambia por energía, algunas veces ésta no es fácil de ver cuando se hace la compra. Por ejemplo, dinero se intercambia por servicios como los de un médico, la energía de una pequeña acción está siendo cambiada en la transacción. No obstante, existe mucha energía empleada en todas las tecnologías con las que el médico cuenta para proveer un servicio a sus pacientes. La eMergia mide las energías que contribuyeron al servicio.
22.4 Relación norteamericana de eMergía-dolar
Algunas veces es fácil medir la eMergía que se acarrea en una transacción, como cuando se compra gasolina en una gasolinera. En otros casos, la eMergía adquirida no es tan fácilmente calculada, como cuando se trata de servicios, en estos casos es necesario estimar la eMergía en la compra usando la relación eMergía-dolar. Esta relación es una estimativa de la energía requerida para circular un dólar en la economía. La Figura 22.5 muestra que 66.3 E23 sej. fueron usados en el soporte de la economía de los EUA en 1980, y 2.6 trillones (2.6 E12) de dólares circularon. La relación eMergía-dolar para los EUA en 1980, es la relación de estos dos flujos y es equivalente la 2.6 E12 sej. por dólar.
Figura 22.5 eMergía total y flujo de dólar (PIB) en la economía de los EUA en 1980.
Usando la relación eMergía-dolar, es posible estimar la cantidad de eMergia que se gasta en el soporte de la actividad económica humana. Por ejemplo, en 1980 una persona produjo y gastó U$ 15000; multiplicando por 2.6 E16 sej./$ la eMergía total utilizada ese año en sustentar esa persona fue 3.9 E16 sej. Su presupuesto personal de energía, ese año, probablemente era solo de 4 E9 joules (25000 Calorías * 365 días * 4186 J/Cal). La diferencia entre 3.9 E16 y 4 E9 joules representa toda la energía usada en su sustento, por máquinas de granja, plantas de producción de energía eléctrica, industria, y también energía natural del sol, lluvia, viento y aún de elevaciones geológicas.
El flujo de dólares se denomina Producto Interno Bruto (PIB) y es usado por muchos como una medida de productividad total de la economía. La circulación de dólares, PIB en la Figura 22.5, es el dinero gastado por los consumidores en la compra de bienes y servicios en la economía. De cualquier manera, como la inflación cambia el valor del dólar de un momento a otro, una mejor medida de la actividad económica total podría ser la eMergía solar total utilizada en el soporte de la economía.
22.5 eMergía e inflación.
La idea de la relación eMergía-dolar también nos permite explicar la inflación. Funciona de esta manera: el poder de compra del dólar es la cantidad de bienes y servicios que se puede comprar con un dólar. La relación eMergía-dolar expresa este poder adquisitivo. En 1980 un dólar compró 2.6 E12 sej. de bienes y servicios. Ahora imagine qué sucedería en la Figura 22.5, si la eMergía que fluye hacia la economía disminuyera; existiría menos energía fluyendo para el mismo número de dólares: la relación eMergía-dolar cambiaría. Un dólar tendría menos eMergía y, por tanto, compraría menos. La pérdida del poder adquisitivo se denomina inflación.
Obviamente también es posible alterar la relación eMergía-dolar cambiando el número de dólares en circulación. Algunas veces se imprime más dinero; personas y gobierno tienden a pedir préstamos de dinero, lo cual incrementa el numero de dólares en circulación sin aumentar la cantidad de energía que fluye, pero aumenta la tasa de inflación futura. En 1980 los EUA (y el mundo) experimentó ambos, una reducción en la cantidad de combustibles utilizados y un aumento del flujo de dinero - y un aumento de la inflación. Entonces el Banco de Reserva Federal disminuyó la cantidad de dinero disponible aumentando la tasa de interés sobre sus préstamos. Esto redujo la inflación.
El deterioro del valor del dólar a causa de la inflación se muestra en la Figura 22.6. Este gráfico muestra el poder adquisitivo en términos de eMergía.
Figura 22.6 Relación de flujo de eMergía
(sej./año) por flujo de dólares (PIB).
Incluye la eMergía de lluvia y eMergia de combustibles,
hidroeléctricas y plantas nucleares.
22.6 Sectores de la economía global.
En la Figura 22.3 se muestra una economía simple con dos sectores. El primer sector fue la granja y el segundo sector la ciudad. Esta es una forma de simplificar bastante la economía: amontonar todas las actividades agrícolas en el sector granja, mientras que todo el sector industrial, comercial, doméstico y gobierno están amontonados en el sector ciudad. No obstante, el diagrama está incompleto porque no incluye el trabajo que el medio ambiente hace en soportar la actividad económica humana. En otras palabras no incluye el sector de medio ambiente.
El diagrama en la Figura 22.7 muestra los sectores de la agricultura y ciudad, y otro llamado tierras naturales que incluye vegetación, pantanos, praderas, y otros bienes naturales. Estos sistemas naturales son el sector ambiental de la economía, que provee muchos "servicios gratis" a la actividad humana. La circulación de dinero aún permanece en el sector agrícola y urbano, mientras que nada de dinero circula de otros sectores al medio ambiente. Sin embargo, existe una retroalimentación de la ciudad para el ambiente, que representa el reciclaje de los nutrientes de las aguas servidas y otros desperdicios, además de otros esfuerzos para controlar el ecosistema natural.
Figura 22.7 La economía como tres sectores, uno operando sin pago en dinero.
Los flujos de energía y dinero a través de esta economía simple, son fáciles de entender. Muy frecuentemente es deseable obtener más detalles acerca de la economía, y muchos más sectores surgen de los tres sectores básicos del diagrama. De esta forma, la economía recibe el nombre de "red de interacciones".
22.7 Red de la economía.
La economía forma una red que converge energía al sector de consumidores humanos, como una red de un ecosistema que converge a los altos consumidores. En la Figura 22.8 la economía fue dividida en seis sectores, con energía fluyendo hacia los sectores de alta calidad, que son el gobierno y el doméstico. La energía natural renovable fluye en el sector de producción, el cual incluye pesca, agricultura, vegetación, turismo y recreación. Los combustibles internos como petróleo, carbón y gas, y materiales naturales como fosfatos, arenas, grava, cal y hierro, están incluidos en un símbolo de almacenaje (porque son no renovables). Estos se usan en el sector industrial para producir artículos como máquinas, ropas y aparatos domésticos. Muchas mercaderías se importan directamente del sector comercial. Las utilidades producen energía eléctrica del carbón, petróleo, gas y combustible nuclear. El petróleo y la gasolina son adquiridas por el sector doméstico para calefacción y uso en transporte automovilístico. La producción de todos los sectores se distribuye a través del sector comercial hacia el sector doméstico. El gobierno controla los otros sectores a través de leyes y reglamentaciones y ofrece servicios como seguridad, salud, educación, bienestar y subsidios.
La cantidad de dinero que fluye a lo largo de cada camino de energía dentro de la economía, excepto en dirección al gobierno, es determinado por el precio. El precio es determinado por la oferta y la demanda. Por ejemplo, cuando hay escasez de naranja comparada con la demanda, el precio sube: más dinero va a los productores de naranja.
Figura 22.8 Red económica norteamericana.
Las líneas sólidas son los flujos de energía.
Las líneas punteadas son los flujos de dinero.
El flujo de dinero por el sector del gobierno es más complicado. Flujos desde el gobierno se determinan principalmente por mecanismos políticos y no por los precios. De la mayor parte de los sectores se recaudan impuestos dentro de depósitos de dinero, y luego se distribuyen como servicios. El flujo de dinero no sigue los productos y servicios pues la cantidad de dinero gubernamental para cada sector puede no relacionarse directamente con la cantidad de servicios del gobierno en ese sector. Cuando las personas (a través de sus políticos) quieren estimular alguna parte de la economía, el gobierno suministra asistencia. Como ejemplo, los subsidios dados al agricultor se muestran en el diagrama como una línea llena, fluyendo del gobierno hacia el sector agrícola.
22.8 Tabla de entrada-salida.
La circulación de dinero (líneas punteadas)
en la Figura 22.8 se puede representar de otra manera, mostrada en la Figura
22.9. Esta es una tabla de entrada-salida para la economía
de los E.U.A. Cada caja corresponde al flujo de dólares de un camino
en el diagrama de red. La suma de las columnas es el dinero que el sector
paga por bienes consumidos en ese sector. La suma de las filas en
sentido horizontal es el dinero pagado a cada sector por los bienes
producidos en ese sector.
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Figura 22.9 Tabla simplificada de entradas y salidas de
la economía americana en 1967.
Los números están en billones de dólares
por año que fluyen entre los sectores,
como se muestra en el diagrama de la Figura 22.8.
Los números fueron ajustados para hacer un estado
estacionario (no crece, ni declina).
El Producto Nacional Bruto fue de 750 billones de dólares
por año
(suma de los flujos a través del sector doméstico
y gobierno
menos los flujos dentro del gobierno y entre las casas).
Desde el punto de vista del consumidor humano, los dólares, que entran como rendimientos y salen como pagos directos o indirectos a la vida personal, son los flujos más importantes. Como una medida de la actividad económica que converge en los humanos, el flujo a través del último sector (residencias y gobierno) de la Figura 22.9 es llamada Producto Interno Bruto. En la Figura 22.9 es la suma de los flujos a través de las columnas hacia las casas y el gobierno. Esos consumidores se denominan demanda final.
La importación y exportación están incluidos en la tabla, y se muestran como flujos transversales al límite del sistema en la Figura 22.8.
Una tabla de entrada-salida también puede usarse para representar otros flujos entre sectores, tales como materiales. Por ejemplo, una tabla de entrada-salida para un ecosistema puede tener datos sobre un flujo de carbono en el alimento, desde un sector de la economía natural a otro.
Como la tabla de entrada-salida representa fácilmente el flujo de dinero entre sectores, el diagrama de red en la Figura 22.8 representa mejor el flujo total de energía. El diagrama muestra los flujos de entrada desde el exterior que dirigen el sistema, y que eventualmente se tornan degradables y se dispersan en el sistema. Las posiciones en el diagrama, de izquierda a derecha, indican calidad energética.
Preguntas y actividades del Capítulo 22.
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