Štvrtý prechod energie a bolesti pri výrobe
autor: Constantin Cranganu, sobota, 19. októbra 2019, 8:59 hod
Dejiny ľudskej civilizácie sú tiež dejinami energetických prechodov - série rušivých technológií, ktoré nezmazateľne poznačili zreteľné etapy hospodárskeho, sociálneho, kultúrneho vývoja atď. Ľudstvo v zásade zažilo tri hlavné prechody energie a teraz bojuje so zahájením štvrtého.
Prvou bola kontrola požiaru, ktorá umožňovala ľuďom uvoľňovať energiu prijatú zo slnka spaľovaním biomasy, ktorej množstvo bolo obmedzené fotosyntézou. Ľudia pomocou ohňa začali jesť lepšie, žili pohodlnejšie a vyzerali efektívnejšie ako zvieratá. Majstrovstvo ohňa bolo jedným z najpôsobivejších úspechov nášho druhu, keď trvalo oddeľovalo človeka od ostatných cicavcov o cca. Pred 800 000 rokmi.
Druhý prechod sa uskutočnil pred 10 000 - 12 000 rokmi vynálezom poľnohospodárstva, ktoré transformovalo a skoncentrovalo slnečnú energiu na jedlo (chemická energia). Prechod od putujúceho hľadania potravy k jej sedavej výrobe spojený s domestikáciou zvierat oslobodil ľudí od iných aktivít ako obživy a viedol k zrodu veľkých kultúr, organizovaných spoločností a historického vedomia. V tomto druhom období, ktoré sa skončilo iba pred niekoľkými storočiami, dodávali energiu vo forme sily svalov aj domáce zvieratá a väčšie ľudské populácie.
Tretí prechod energie, od biopalív a živočíšnej energie k fosílnym palivám, vytvoril dnešný moderný svet a prvú skutočnú globálnu civilizáciu. Priemyselná revolúcia - hlavný znak tohto prechodu - bola revolúcia v uhlí, nafte, zemnom plyne a automobiloch, ktoré tieto palivá využívali na výrobu elektriny, tepla alebo kinetickej energie.
Dnes svet stojí pred štvrtým energetickým prechodom: náhlym opustením fosílnych palív za pár desaťročí a ich nahradením zdrojmi energie bez oxidu uhličitého. V zásade sa návrat do predindustriálnej doby vyžaduje prostredníctvom návratu k súčasným energetickým tokom slnka, namiesto historických, ktoré sa pred miliónmi rokov zhmotnili v ložiskách uhlia, ropy a zemného plynu.
Bolesť pri výrobe
Štvrtý prechod energie sa od prvých troch líši vo viacerých ohľadoch.
1. História vecí, ľudia zvyčajne obchodovali s relatívne nízkymi zdrojmi energie s nízkou hustotou energie (MJ/kg) alebo s hustotou výkonu (W/m ^ 2) za zdroje, ktoré produkovali viac energie na kg, príp. výkon na meter štvorcový (obr. 1).
Z dreva, slamy, kríkov, polámaných konárov zo stromov (hustota výkonu pod 10 W/m ^ 2) sme prešli na uhlie (hustota výkonu medzi
500 - 20 000 W/m ^ 2) a nakoniec pre uhľovodíky (hustota výkonu medzi
100 - 35 000 W/m 2). Pre porovnanie, biopalivá etanolového typu, lesy, veterná a slnečná energia sú známe svojou nízkou a veľmi nízkou hustotou energie (
Obr. 1. V minulosti ľudia používali zdroje energie s vyššou hustotou výkonu, ktoré produkujú viac energie na jednotku hmotnosti a na jej výrobu je potrebných menej pôdy. Obnoviteľné energie (zelená) majú nižšiu hustotu ako fosílne palivá (hnedé). To znamená, že súčasný posun smerom k globálnemu prijatiu obnoviteľnej energie výrazne zvýši stopu globálnej výroby energie (väčšie výrobné oblasti a nižšia hustota energie) a zabráni rozšíreniu jadrovej energie.
Súčasná paradigma, ktorá stojí na čele všetkých posledných environmentálnych hnutí, hlása zvrátenie tohto historického trendu a návrat k prerušovaným, neškálovateľným a nákladným zdrojom energie s nízkou hustotou bez dotácií. Prečo? Pretože podľa názoru environmentalistov by to bolo hlavné riešenie na kontrolu antropogénnych emisií CO2.
Hlavným dôsledkom proklamovaného zvrátenia energetickej hustoty bude povinnosť prideľovať na výrobu obnoviteľnej energie pôdne plochy 100 alebo dokonca 1 000-krát väčšie ako v súčasnosti. a
V mojom predchádzajúcom článku som uviedol veľké dopady na poľnohospodárstvo, biodiverzitu a kvalitu životného prostredia v Spojených štátoch, ak sa má uskutočniť štvrtá energetická transformácia do roku 2050:
Namiesto 58 000 turbín, ktoré teraz vlastní, by USA potrebovali asi 14 miliónov turbín, každá s výškou 120 metrov a každá s generáciou 1,8 megawattu pri maximálnej kapacite, keď vietor fúka vysokou rýchlosťou. zodpovedajúce.
Za predpokladu plochy minimálne 6 ha by tieto turbíny vyžadovali približne 910 000 kilometrov štvorcových! To je viac ako dvojnásobok povrchu Kalifornie - bez prenosových vedení! Milióny vrtúľ veterných turbín zabijú milióny dravých vtákov, iných vtákov a netopierov po celej Amerike.
Výroba týchto veterných turbín by si vyžadovala niečo okolo 4 miliárd ton ocele, medi a zliatin pre veže a turbíny; 8 miliárd ton ocele a betónu pre základy; 4 milióny ton vzácnych zemín pre motory, magnety a iné komponenty; 1 miliarda ton kompozitných materiálov na báze ropy pre obaly a lopatky turbín; plus obrovské množstvo kameňa a štrku pre milióny kilometrov prístupových ciest k turbínam. Prepojenie veterných elektrární a amerických miest s vysokonapäťovými prenosovými vedeniami by tiež vyžadovalo viac surovín a milióny hektárov.
Všetky tieto suroviny budú musieť byť vyťažené z baní, spracované, roztavené, vyrobené vo forme hotových výrobkov a zaslané do celého sveta. Získanie týchto surovín si bude vyžadovať ťažbu stoviek miliárd ton hornín a drvenie desiatok miliárd ton rudy v stovkách nových baní a lomov.
Každý krok v celom tomto procese by si vyžadoval obrovské množstvo fosílnych palív, pretože veterné turbíny a solárne panely nemôžu prevádzkovať zariadenia na ťažbu a kopanie mín ani neustále produkovať dostatočne veľké teplo na tavenie kremíka, železa, medi, vzácnych zemín. alebo iné materiály. yl
2. Aby som lepšie ocenil ťažkosti, ktorým čelí štvrtý energetický prechod, použijem analógiu so známou poznámkou Tolstého v úvodnom odseku Anny Kareninovej: iii .
"Všetky šťastné rodiny sú si podobné. Každá nešťastná rodina je však svojím spôsobom nešťastná.".
Analógia sa týka zjavnej rýchlosti a ľahkosti, s akými sa prechody energie realizujú v niektorých krajinách vs. komplikované, predĺžené a oneskorené prechody, ktorým čelia iné krajiny. Obidve situácie sú špecifické a bytostne súvisia s jedinečnými sociálnymi, ekonomickými, environmentálnymi a technickými okolnosťami.
V Holandsku bolo gigantické pole zemného plynu Groningen, rozprestierajúce sa na severe krajiny na asi 900 kilometroch štvorcových, objavené neďaleko Slochterenu 22. júla 1959 a prvá preprava plynu prebehla v decembri 1963. V krátkom čase došlo k prechodu plynu Groningen priniesol revolúciu v energetickej rovnováhe krajiny, pretože potom, čo sa prakticky všetky priemyselné odvetvia a domácnosti zmenili na novú energiu, zostali dôležité zdroje na export. Holandsko sa stalo ideálnym príkladom vyspelej ekonomiky, ktorá rýchlo prešla k využívaniu nového zdroja bohatého na energiu.
Ďalšou kategóriou je Kuvajt, kde sa rozvoj ropného priemyslu začal v roku 1934, keď Kuvajtská ropná spoločnosť dostala prevádzkovú koncesiu spolu s APOC (anglo-perzská ropná spoločnosť, neskôr BP) a Gulf Oil.
V tom čase bol Kuvajt chudobným britským protektorátom, s rozlohou menšou ako polovica územia Holandska, s jediným mestom s počtom obyvateľov menej ako 100 000, väčšinou nomádmi. Tradičný vývoz perál, koní, korenia a kávy bol v prudkom poklese. Koncesia na ťažbu bola podpísaná 23. decembra 1934 a o štyri roky neskôr, 23. februára 1938, bolo objavené obrovské ropné pole al-Burqān, druhé najväčšie na svete po saudskoarabskom gigantovi al-Ghawārovi.
V roku 1946, keď začal vyvážať, Kuvajt vyprodukoval asi 800 000 ton ropy; po jednom roku 2,25 milióna ton; a v roku 1965 s produkciou 100 miliónov ton krajina prekonala Saudskú Arábiu a stala sa štvrtým najväčším producentom na svete za USA, ZSSR a Venezuelou.
Pre Kuvajt znamenal energetický prechod postup za jedinú generáciu z predmodernej spoločnosti závislej na dovoze dreva, dreveného uhlia a petroleja do ropnej superveľmoci.
Tempo prechodu však nie je rovnaké pre veľké a bohaté krajiny. Porovnanie medzi Holandskom a Spojeným kráľovstvom je zrejmé.
Prvé objavy zemného plynu v britskom severnomorskom sektore uskutočnila spoločnosť BP v roku 1965. Napriek intenzívnemu prieskumu a ťažbe bohatých ložísk a povrchových ložísk Británia nedokázala získať ani 30 rokov. čo Holandsko dosiahlo za desaťročie: podiel zemného plynu používaného ako primárny zdroj energie bol v roku 1970 5% a až po 30 rokoch sa zvýšil na asi 39%.
Hlavné príčiny rozdielov vo výkonnosti medzi Holandskom a Spojeným kráľovstvom sa nachádzajú v absolútnom objeme plynu požadovanom dvoma národnými systémami (220 Mtoe/rok v Spojenom kráľovstve vs. 60 Mtoe/rok v Holandsku). Potom by Británia musela odstaviť veľa uhoľných elektrární, aby ich mohla nahradiť plynovými.
Ďalšia ilustrácia „trápenia výroby“, ktorým čelí štvrtý energetický prechod, je jadrom nemeckých porovnaní. V roku 2000 dodávali fosílne palivá 84% energie v krajine. Nasledovala historická kampaň, ktorá zahŕňala aj od roku 2010 Energiewende, počas ktorej sa vybudovalo 90 GW dostatočných obnoviteľných zdrojov energie, ktoré nahradili vyrobenú elektrinu. Vynaložená suma presahuje 500 miliárd dolárov. Ale pretože Nemci vidia slnko iba 11% času, krajinu stále „dojčia“ tepelné elektrárne, ktoré spaľujú fosílne palivá: v roku 2017 stále vyrábali 80% spotrebovanej energie. Štvrtý prechod na energiu bol pravdepodobne dobre premyslený a implementovaný, ale environmentálne výhody sú minimálne. Hory boli spálené a narodila sa myš ..., povedali naši predkovia.
3. Rýchlosť prijímania a implementácie rušivých technológií v minulosti nie je ideálnym príkladom pre súčasný energetický prechod na zelenú energiu. Bude mimoriadne ťažké reštrukturalizovať modernú priemyselnú a postindustriálnu civilizáciu, obrovského spotrebiteľa energie, nahradiť jej dvestoročnú fosílnu základňu základňou vyrobenou výlučne z nefosílnych zdrojov.
Napríklad vynález a šírenie spaľovacích motorov a motorových vozidiel (podstatná súčasť tretej energetickej premeny) prebehli v relatívne krátkom časovom období (niekoľko desaťročí), ktoré sa začalo v 80. rokoch 18. storočia. podľa môjho názoru to bola kvázi simultánna existencia géniov menom Nicolaus August Otto, Gottlieb Daimler, Wilhelm Maybach, Karl Friederich Benz, Rudolf Diesel, Henry Ford alebo Louis Chevrolet. Podobný zoznam géniov veternej a slnečnej energie mi nie je známy.
Príchod traktorov na amerických poliach a automobilov na uliciach viedol k rýchlemu poklesu trakcie ťahanej koňmi od roku 1915, a to aj napriek tvrdému odporu majiteľov koní a chovateľov krmív. Prechod od prepravy poháňanej zvieratami na prepravu fosílnych palív nepriniesol úžitok zo spotrebných daní z vozňov poháňaných zvieratami ani zo štedrých vládnych dotácií. Tretí energetický prechod sa, bohužiaľ, v mnohých rumunských dedinách, kde prevláda preprava koní, ešte neskončil.
Iný príklad: Vynález telefónu v roku 1876 Alexander Graham Bell priniesol revolúciu v spôsobe komunikácie ľudí. Jeden po druhom sa objavili telefóny s rozvádzačmi, otočným diskom, tlačidlami a mobilnými telefónmi. Ale iba jeden génius, Steve Jobs, a jedna spoločnosť, spoločnosť Apple, vyvinuli len pred 12 rokmi revolučnú paradigmatickú zmenu vynálezom smartphonu s dotykovou obrazovkou.
Čo sa stalo za posledných 12 rokov? Planetárna komunikačná explózia, poháňaná najrýchlejším prienikom do objektu v celej histórii ľudstva. Asi 4 zo 7,5 miliárd ľudí na planéte dnes vlastnia smartphone, pretože sú spoločenskými zvieratami a chcú ohovárať, kritizovať alebo robiť selfie, aby mohli uverejňovať príspevky na viacerých sociálnych sieťach. Myslíte si, že bola nevyhnutná daň zo starých typov telefónov alebo že existovala vláda, ktorá poskytovala štedré dotácie inteligentným telefónnym spoločnostiam? Nie, prechod od Bellinho telefónu k Jobsovmu bol diktovaný a kontrolovaný výskumom, vývojom a trhovými silami. Nebolo potrebné, aby telefóny IPCC alebo pro-Apple aktivisti pateticky vypočúvali majiteľov starých typov telefónov. Ako sa opovažujete? ...
Ak chce štvrtý energetický prechod ukončiť trápenie spojené s výrobou a nakoniec porodiť toľko žiadané dieťa, ktoré nevydáva CO2, potom by sa malo postupovať podľa vyššie uvedených príkladov. Napísal som a ešte raz opakujem: Tí, ktorých znepokojujú emisie uhlíka, by mali navrhnúť a podporiť výskum a vývoj tých „zelených“ technológií, ktoré budú nakoniec schopné prekonať fosílne palivá v cene, množstve, dostupnosti a škálovateľnosti. . V tom okamihu som presvedčený, že sa všetci budú ponáhľať s ich používaním a vyhadzovať fosílne palivá do koša histórie, bez vládnych príležitostí alebo zúfalých výziev typu Ako sa opovažuješ? ... Teraz sa pevná linka stala pamiatka zaslaná za 12 rokov do múzea nepoužívaných predmetov, pretože bola dobrovoľne nahradená smartphonom, to isté sa stane so súčasnými pumpami na benzín, naftu alebo petrolej, ktoré sú umiestnené na diaľniciach, letiskách, v prístavoch a na poliach využijú nové veterné alebo solárne elektrárne.
Ale dovtedy s ľútosťou musím oznámiť fanúšikom zelenej energie, že podiel globálneho predaja SUV sa medzi rokmi 2010 a 2018 zdvojnásobil. Pri takomto tempe by SUV mohli zvýšiť globálny dopyt po rope takmer 2 milióny barelov denne. do roku 2040 anulovanie úspor fosílnych palív produkovaných takmer 150 miliónmi elektrických automobilov. SUV sú navyše druhým najväčším prispievateľom k zvyšovaniu globálnych emisií COO od roku 2010, po elektroenergetike, ale pred ťažkým priemyslom, nákladnými vozidlami a leteckou dopravou. N
Prečo sa ešte neobjavil Steve Jobs z oblasti elektrickej dopravy, kde prítomnosť kompresorov schopných zabezpečiť rovnakú alebo väčšiu vzdialenosť prešla jediným rýchlym nabíjaním, podobne ako pri tankovaní benzínu? Keby bola táto super batéria na trhu dostupná, spoľahlivá a konkurencieschopná, myslíte si, že by bolo potrebné apokalyptické hrozby zo strany IPCC, OSN alebo rôznych environmentálnych aktivistov? Videli by ste na ulici elektrické návesy, dobré na prepravu len o niečo viac ako je váha vašich vlastných batérií? Myslím, že nie.
Bohužiaľ, napriek rokom nádeje a intenzívnej mediálnej a politickej propagácie vyrobil vietor a slnko v roku 2018 menej ako 7% globálneho energetického mixu v. A to sa podľa mňa deje, pretože základné technológie potrebné na výrobu obnoviteľnej energie vo veľkých množstvách - či už sú to kompresory alebo vysoko efektívne solárne články - prešli iba pomalými a nerušivými vylepšeniami. Preto, ak štvrtý prechod na energiu nemá Steve Jobs so svojím iPhone, obávam sa, že „bolesť pri výrobe“ bude trvať mnoho desaťročí, po roku 2030 alebo 2050.
4. Aby sa ukončilo „trápenie výroby“, bude treba pri prechode od fosílnych palív k obnoviteľnej energii hľadať konkrétne a lacné riešenia, ktoré nahradia súčasnú spotrebu uhlia, ropy a plynu. To znamená zľavy vo výške miliardy ton surovín. Napríklad ľudstvo v súčasnosti ťaží a používa viac ako 7 miliárd ton uhlia ročne. Čo a kedy ich nahradíme? Bude to trvať nejaký čas a „muky spojené s výrobou“ vystrieda silná ekonomická bolesť. Ak napríklad v USA bolo uhlie čiastočne nahradené hlinenými plynmi, ktoré majú nižšiu uhlíkovú stopu, čo sa stane v Číne a Indii? Zatiaľ vieme iba to, čo nedávno povedali Indovia: „Uhlie bude našim palivom číslo 1 do roku 2040.“.
„Ekonomické bolesti“ štvrtej energetickej transformácie sú neporovnateľné s tými, ktoré utrpeli majitelia koní a chovatelia krmív počas predchádzajúcej transformácie. Analýza nákladov a efektov odhaduje, že opustenie fosílnych palív a nahradenie zelenej energie bude mať za následok výrazné zlyhanie. Dva príklady:
Profesor William D. Nordhaus, jediný ekonóm životného prostredia ocenený Nobelovou cenou, v roku 2017 odhadoval, že ekonomické straty spôsobené obmedzením globálneho otepľovania na 3 ° C budú predstavovať asi 2% globálneho HDP. ty
V roku 2018 dosiahli podrobnejšie odhady oveľa výraznejšie straty - 9,8% globálneho HDP - pri rovnakom obmedzení globálneho otepľovania o 3 ° C. prichádzaš
Ak budeme pokračovať v dosahovaní dvakrát ambicióznejšieho cieľa - zahriatia iba o 1,5 ° C v porovnaní s predindustriálnou úrovňou, ako to vyžaduje Parížska dohoda o klíme -, svetové hospodárske straty budú nepochybne oveľa vyššie. A úspechy? Analýza záväzkov podpísaných v Paríži v roku 2015 je veľmi pesimistická:
Všetky politiky v oblasti klímy, ktoré navrhujú USA, Čína, EÚ a zvyšok sveta, implementované od začiatku rokov 2000 do 2030 a udržané počas storočia, pravdepodobne znížia globálne otepľovanie do roku 2100 asi o 0,17 ° C. Viii
Rovnako ako v prípade Nemecka, aj tu platí Horaceho poznámka: Parturient montes, nascetur ridiculus mus…