Четвъртият енергиен преход и болките в правенето
от Константин Крангану, събота, 19 октомври 2019 г., 8:59
Историята на човешката цивилизация е и история на енергийните преходи - поредица от разрушителни технологии, които са маркирали незаличимо отделни етапи на икономическо, социално, културно развитие и т.н. По принцип човечеството е преживяло три основни енергийни прехода и сега се бори да започне четвъртия.
Първият беше управлението на огъня, което позволи на хората да отделят енергия, получена от слънцето чрез изгаряне на биомаса, чието количество беше ограничено от фотосинтезата. С помощта на огъня хората започнаха да се хранят по-добре, да живеят по-комфортно и да изглеждат по-ефективни от животните. Овладяването на огъня беше едно от най-впечатляващите постижения на нашия вид, като трайно отделяше хората от другите бозайници с около Преди 800 000 години.
Вторият преход се е състоял преди 10 000 -12 000 години с изобретяването на селското стопанство, което трансформира и концентрира слънчевата енергия в храна (химическа енергия). Преходът от пътуващото търсене на храна към заседналото производство, съчетано с опитомяване на животни, освободи хората за дейности, различни от препитанието и доведе до раждането на велики култури, организирани общества и историческо съзнание. През този втори период, завършил само преди няколко века, домашните животни и по-големите човешки популации също осигуряват енергия под формата на мускулна сила.
Третият енергиен преход, от биогорива и животинска сила към изкопаеми горива, създаде съвременния свят и първата истинска глобална цивилизация. Индустриалната революция - основната емблема на този преход - беше революцията на въглищата, петрола, природния газ и автомобилите, които използваха тези горива за производство на електричество, топлина или кинетична енергия.
Днес светът е изправен пред четвъртия си енергиен преход: внезапно изоставяне, само за няколко десетилетия, на изкопаемите горива и тяхното заместване с енергийни източници, които не са въглероден диоксид. По принцип се връща към доиндустриалните времена чрез връщане към настоящите енергийни потоци на слънцето, вместо към историческите, които преди милиони години се материализираха във находища на въглища, нефт и природен газ.
Болките от правене
Четвъртият енергиен преход се различава от първите три в няколко отношения.
1. История на нещата, хората обикновено търгуват относително слаби енергийни източници, с ниска енергийна плътност (MJ/kg) или плътност на мощността (W/m ^ 2), за източници, които произвеждат повече енергия на kg, или мощност на квадратен метър (фиг. 1).
От дърво, слама, храсти, счупени клони от дървета (плътност на мощността под 10 W/m ^ 2), преминахме към въглища (плътност на мощността между
500 - 20 000 W/m ^ 2) и, накрая, за въглеводороди (плътност на мощността между
100 - 35 000 W/m 2). За сравнение, биогоривата от етанолов тип, горите, вятърната и слънчевата енергия са известни със своята ниска и много ниска плътност на мощността (
Фиг. 1. В миналото хората са използвали енергийни източници с по-висока плътност на мощността, които произвеждат повече енергия на единица маса и изискват по-малко земя, за да я произведат. Възобновяемите енергии (зелени) имат по-ниска плътност от изкопаемите горива (кафяви). Това означава, че настоящият ход към глобално приемане на възобновяема енергия значително ще увеличи отпечатъка от световното производство на енергия (по-големи производствени площи и по-ниска плътност на мощността), като същевременно предотврати разширяването на ядрената енергия.
Настоящата парадигма, начело на всички скорошни екологични движения, провъзгласява обръщането на тази историческа тенденция и връщането към енергийни източници с ниска плътност, нестабилни и скъпи, без субсидии. Защо? Защото, според мнението на природозащитниците, това би било основното решение за контрол на антропогенните емисии на CO2.
Основното последствие от прокламирания обрат на енергийната плътност ще бъде задължението да се разпределят земни площи 100 или дори 1000 пъти по-големи за производство на възобновяема енергия, отколкото в момента. и
В предишната си статия аз илюстрирах огромното въздействие върху селското стопанство, биологичното разнообразие и качеството на околната среда в Съединените щати, ако четвъртият енергиен преход трябва да се осъществи до 2050 г .:
Вместо 58 000 турбини, които притежава сега, САЩ ще се нуждаят от около 14 милиона турбини, всяка с височина 120 метра и всяка, способна да генерира 1,8 мегавата с максимален капацитет, когато вятърът духа с висока скорост. съответстваща на.
Ако приемем площ от поне 6 ха, тези турбини ще изискват приблизително 910 000 квадратни километра! Това е над два пъти по-голяма от площта на Калифорния - без да се включват далекопроводи! Милиони витлови турбини ще избият милиони хищни птици, други птици и прилепи в цяла Америка.
Производството на тези вятърни турбини ще изисква нещо от порядъка на 4 милиарда тона стомана, мед и сплави за кули и турбини; 8 милиарда тона стомана и бетон за основи; 4 милиона тона редки земи за двигатели, магнити и други компоненти; 1 милиард тона композитни материали на основата на нефт за корпуси и лопатки на турбини; плюс огромни количества камък и чакъл за милиони километри пътища за достъп до турбини. Свързването на вятърни паркове и американски градове с далекопроводи за високо напрежение също ще изисква повече суровини и милиони хектари.
Всички тези суровини ще трябва да бъдат извлечени от мини, преработени, стопени, произведени под формата на готови продукти и изпратени по целия свят. Получаването на тези суровини ще изисква добив на стотици милиарди тонове скали и смачкване на десетки милиарди тонове руда в стотици нови мини и кариери.
Всяка стъпка в целия този процес ще изисква огромни количества изкопаеми горива, тъй като вятърните турбини и слънчевите панели не могат да експлоатират оборудване за минно прекопаване и копаене, нито пък постоянно произвеждат топлина, достатъчно голяма, за да се стопят силиций, желязо, мед, редки земи. или други материали. ii
2. За да разбера по-добре трудностите, с които се сблъсква четвъртият енергиен преход, ще използвам аналогия с известната забележка, направена от Толстой в началния параграф на Анна Каренина: iii .
"Всички щастливи семейства си приличат. Всяко нещастно семейство обаче е нещастно по свой начин.".
Аналогията се отнася до привидната скорост и лекота, с които се осъществяват енергийните преходи в някои страни срещу. сложни, продължителни и забавени преходи пред други страни. И двете ситуации са специфични и са неразривно свързани с уникални социални, икономически, екологични и технически обстоятелства.
В Холандия гигантското находище на природен газ в Гронинген, разположено над северната част на страната на около 900 квадратни километра, е открито край Слохтерен на 22 юли 1959 г., а първият транспорт на газ е осъществен през декември 1963 г. За кратко време Гронингенският газ революционизира енергийния баланс на страната, защото след като почти всички индустрии и домове бяха превърнати в нова енергия, все още имаше важни ресурси за износ. Холандия се превърна в идеалния пример за напреднала икономика, която бързо премина към използването на нов богат на енергия източник.
Друга категория е Кувейт, където развитието на петролната индустрия започва през 1934 г., когато Кувейтската петролна компания получава оперативна концесия, заедно с APOC (англо-персийската петролна компания, по-късно BP) и Gulf Oil.
По това време Кувейт беше лош британски протекторат, с площ по-малка от половината от тази на Холандия, с един град, с население под 100 000 жители, повечето от които номади. Традиционният износ на перли, коне, подправки и кафе рязко намалява. Концесията за добив е подписана на 23 декември 1934 г., а четири години по-късно, на 23 февруари 1938 г., е открито огромно петролно находище, ал-Буркан, второто по големина в света след саудитския гигант ал-Гавар.
През 1946 г., когато започва да изнася, Кувейт произвежда около 800 000 тона петрол; след една година 2,25 милиона тона; и през 1965 г. с производство от 100 милиона тона страната надминава Саудитска Арабия, превръщайки се в четвъртия по големина производител в света, след САЩ, СССР и Венецуела.
За Кувейт енергийният преход означава напредване в едно поколение от предмодерно общество, зависимо от вноса на дървесина, въглища и керосин, до петролна суперсила.
Но темпът на преход не е еднакъв за големите и богатите страни. Сравнението между Холандия и Обединеното кралство е показателно.
Първите открития за природен газ в британския сектор на Северно море са направени от BP през 1965 г. Но въпреки интензивното проучване и експлоатация на богати и близки до повърхността находища, Великобритания не е успяла да получи дори 30 години. какво постигна Холандия за едно десетилетие: делът на природния газ, използван като основен източник на енергия, беше 5% през 1970 г. и едва след 30 години се увеличи до около 39%.
Основните причини за разликите в производителността между Холандия и Обединеното кралство се откриват в абсолютните обеми газ, изисквани от двете национални системи (220 Mtoe/година в Обединеното кралство срещу 60 Mtoe/година в Холандия). Тогава Великобритания ще трябва да спре много електроцентрали, работещи на въглища, за да ги замени с газови.
Друга илюстрация на „мъченията за правене“ пред четвъртия енергиен преход е в основата на сравненията в Германия. През 2000 г. изкопаемите горива доставят 84% от енергията на страната. Това беше последвано от историческа кампания, включително от 2010 г. Energiewende, по време на която бяха построени 90 GW достатъчно възобновяеми енергийни източници, които да заменят произведеното електричество. Похарчената сума надхвърля 500 милиарда долара. Но тъй като германците виждат слънцето само в 11% от случаите, страната все още е „кърмена” от електроцентрали с изкопаеми горива: през 2017 г. те все още произвеждат 80% от консумираната енергия. Четвърти енергиен преход вероятно е добре обмислен и осъществен, но ползите за околната среда са минимални. Планините бяха изгорени и се роди мишка ..., казаха нашите предци.
3. Скоростта на приемане и внедряване на разрушителни технологии в миналото не е идеален пример за настоящия енергиен преход към зелена енергия. Ще бъде изключително трудно да се преструктурира съвременната индустриална и постиндустриална цивилизация, огромен потребител на енергия, замествайки нейната двугодишна изкопаема база с такава, направена изключително от не-изкопаеми източници.
Например, изобретяването и разпространението на двигатели с вътрешно горене и моторни превозни средства (съществена част от третия енергиен преход) се случиха за относително кратък период от време (няколко десетилетия), започвайки през 1880-те. според мен беше почти едновременното съществуване на гении на име Николай Август Ото, Готлиб Даймлер, Вилхелм Майбах, Карл Фридерих Бенц, Рудолф Дизел, Хенри Форд или Луи Шевроле. Подобен списък с гении на вятърна и слънчева енергия ми е непознат.
Появата на трактори по американските полета и автомобили по улиците доведе до бързия спад на конската тяга от 1915 г., въпреки яростната съпротива от страна на собствениците на коне и фуражите. Преходът от транспорт, задвижван от животни, към изкопаеми горива не се е възползвал от акцизите върху вагоните, задвижвани с животни, или от щедрите държавни субсидии. За съжаление третият енергиен преход все още не е приключил в много румънски села, където превозът на коне е преобладаващ.
Друг пример: Изобретяването на телефона през 1876 г. от Александър Греъм Бел революционизира начина, по който хората комуникират. Един по един се появиха телефоните с табла, въртящ се диск, бутони и мобилни телефони. Но само един гений, Стив Джобс, и една компания, Apple, направиха само преди 12 години разрушителна, парадигматична промяна, като изобретиха сензорния смартфон.
Какво се случи през последните 12 години? Експлозия на планетарна комуникация, подхранвана от най-бързото проникване на обект в цялата история на човечеството. Днес около 4 от 7,5 милиарда души на планетата притежават смартфон, защото хората са социални животни и искат да клюкарстват, критикуват или правят селфита, за да публикуват в множество социални мрежи. Смятате ли, че е имало нужда от данък върху старите видове телефони или че е имало правителство, което предлага щедри субсидии на компаниите за смарт телефони? Не, преходът от телефона на Бел към телефона на Джобс беше продиктуван и контролиран от НИРД и пазарните сили. Нямаше нужда телефоните на IPCC или активистите на Apple да разпитват патетично собствениците на стари типове телефони. Как смеете? ...
Ако четвъртият енергиен преход иска да сложи край на мъките на правене и накрая да роди така желаното дете, което не излъчва CO2, тогава следва да се следват горните примери. Писах и повтарям още веднъж: Тези, които са толкова загрижени за въглеродните емисии, трябва да предлагат и подкрепят изследванията и развитието на онези „зелени“ технологии, които в крайна сметка ще могат да надминат изкопаемите горива по цена, изобилие, наличност и мащабируемост. . По това време съм убеден, че всички ще бързат да ги използват и ще хвърлят изкопаеми горива в кошчето на историята, без правителствени възможности или отчаяни призиви като Как смееш? ... Както сега стационарният телефон стана реликва, изпратена само за 12 години в музея на неизползваните предмети, тъй като е била доброволно заменена със смартфон, същото ще се случи и с настоящите помпи за бензин, дизел или керосин, чието място на магистрали, летища, пристанища и полета ще бъдат поети от новите вятърни или слънчеви електроцентрали.
Но дотогава със съжаление съобщавам на феновете на зелената енергия, че делът на глобалните продажби на SUV се е удвоил между 2010 и 2018 г. При този темп SUV могат да добавят почти 2 милиона барела на ден към глобалното търсене на петрол. до 2040 г., обезсилвайки спестяванията от изкопаеми горива, произведени от близо 150 милиона електрически автомобила. Нещо повече, SUV автомобилите са вторият най-голям принос за увеличаването на глобалните емисии на COO от 2010 г. след електроенергийния сектор, но преди тежката индустрия, камионите и авиацията. iv
Защо все още не се е появил Стив Джобс от електрически транспорт, където наличието на компресори, способни да осигурят същото или по-голямо разстояние, изминато с едно бързо зареждане, подобно на пълненето на резервоар за газ? Ако тази супер батерия беше достъпна на пазара, надеждна и на конкурентни цени, смятате ли, че ще има нужда от повече апокалиптични заплахи от IPCC, ООН или различни екологични активисти? Бихте ли видели на улицата електрически полуремаркета, подходящи само за носене на малко повече от теглото на собствените ви батерии? Аз не мисля.
За съжаление, въпреки години на надежда и интензивна промоция, медиите и политиката, вятърът и слънцето произведоха през 2018 г. по-малко от 7% от глобалния енергиен микс v. И това се случва, по мое мнение, защото основните технологии, необходими за производството на възобновяема енергия в огромни количества - били те компресори или суперефективни слънчеви клетки - са имали само бавни и неразрушаващи подобрения. Ето защо, ако четвъртият енергиен преход няма Стив Джобс с неговия iPhone, страхувам се, че „болката от правенето“ ще продължи много десетилетия, след 2030 или 2050 г.
4. За да се сложат край на „мъчителните процеси“, преходът от изкопаеми горива към възобновяема енергия ще трябва да намери конкретни и евтини решения, които да заменят настоящото потребление на въглища, нефт и газ. Това означава отстъпки от милиарди тона суровини. Например в момента човечеството извлича и използва над 7 милиарда тона въглища годишно. Какво и кога ги заменяме? Ще отнеме време и „мъченията за правене“ ще бъдат заменени от силна икономическа болка. Ако например в САЩ въглищата са частично заменени от глинени газове, които имат по-нисък въглероден отпечатък, какво ще се случи в Китай и Индия? Засега знаем само онова, което индианците наскоро казаха: „Въглищата ще бъдат нашето гориво номер 1 до 2040 г.“.
„Икономическите болки“ от четвъртия енергиен преход са несравними с тези, претърпени от собствениците на коне и фуражите по време на предишния преход. Анализите на разходния ефект изчисляват, че изоставянето на изкопаемите горива и замяната на зелената енергия ще доведат до силен провал. Два примера:
Професор Уилям Д. Нордхаус, единственият икономист по околна среда, удостоен с Нобелова награда, изчисли през 2017 г., че икономическите загуби, наложени от ограничаването на глобалното затопляне до 3 ° C, ще представляват около 2% от глобалния БВП. ти
През 2018 г. по-подробните оценки доведоха до много по-значителни загуби - 9,8% от глобалния БВП - за същото ограничение на глобалното затопляне с 3 ° C. идваш ли
Ако продължим да постигаме двойно по-амбициозна цел - затопляне само на 1,5 ° C от прединдустриалните нива, както се изисква от Парижкото споразумение за климата - икономическите загуби в света ще бъдат безспорно много по-големи. А постиженията? Анализът на ангажиментите, подписани в Париж през 2015 г., е много песимистичен:
Всички политики за климата, предложени от САЩ, Китай, ЕС и останалия свят, прилагани от началото на 2000-те до 2030 г. и поддържани през века, вероятно ще намалят глобалното затопляне с около 0,17 ° C до 2100 г. viii
Както и в случая с Германия, и тук се отнася забележката на Хораций: Породени монтеси, nascetur ridiculus mus ...