A negyedik energiaátmenet és az elkészítés fájdalmai
Constantin Cranganu, 2019. október 19., szombat, 8:59
Az emberi civilizáció története egyúttal az energiaátalakulások története is - olyan bontó technológiák sora, amelyek kitörölhetetlenül megjelölték a gazdasági, társadalmi, kulturális fejlődés stb. Elvileg az emberiség három nagy energiaátmeneten ment keresztül, és most küzd a negyedik elindításáért.
Az első a tűz ellenőrzése volt, amely lehetővé tette az emberek számára, hogy biomassza elégetésével felszabadítsák a naptól kapott energiát, amelynek mennyiségét fotoszintézis korlátozta. A tűz segítségével az emberek elkezdtek jobban enni, kényelmesen élni és hatékonyabbnak tűnni, mint az állatok. A tűz elsajátítása fajunk egyik legimpozánsabb eredménye volt, amely véglegesen elválasztotta az embereket a többi emlőstől kb. 800 000 évvel ezelőtt.
A második átmenetre 10 000-12 000 évvel ezelőtt került sor, a mezőgazdaság találmányával, amely a napenergiát élelmiszerré (kémiai energiává) alakította és koncentrálta. A vándorló táplálékkereséstől az ülőtermelésig tartó átmenet, az állatok háziasításával párosulva, szabadon bocsátotta az embereket a megélhetésen kívüli tevékenységekre, és nagy kultúrák, szervezett társadalmak és történelmi tudat születéséhez vezetett. Ebben a csak néhány évszázaddal ezelőtt véget ért második időszakban a háztartásokban élő állatok és a nagyobb emberi populációk is energiát szolgáltattak izomerő formájában.
A harmadik energia-átmenet, a bioüzemanyagoktól és az állati erőtől a fosszilis tüzelőanyagokig, létrehozta a mai modern világot és az első igazi globális civilizációt. Az ipari forradalom - ennek az átmenetnek a legfontosabb jelképe - a szén, az olaj, a földgáz és az olyan autók forradalma volt, amelyek ezeket az üzemanyagokat villamos energia, hő vagy kinetikus energia előállítására használták.
Ma a világ a negyedik energiaátmenet előtt áll: a fosszilis tüzelőanyagok hirtelen, néhány évtized alatt történő elhagyása és helyettesítése nem szén-dioxid-energiaforrásokkal. Alapvetően az iparosodás előtti időkhöz való visszatérés a nap jelenlegi energiaáramlásaihoz való visszatérés révén érvényesül, a történelmi áramlások helyett, amelyek évmilliókkal ezelőtt szén-, olaj- és földgázlelőhelyekben valósultak meg.
A készítés fájdalmai
A negyedik energiaátmenet több szempontból is különbözik az első háromtól.
1. A dolgok története, az emberek általában viszonylag gyenge energiaforrásokkal, alacsony energiasűrűséggel (MJ/kg) vagy teljesítménysűrűséggel (W/m ^ 2) kereskedtek olyan forrásokkal, amelyek kg-onként több energiát termeltek, teljesítmény négyzetméterenként (1. ábra).
Fából, szalmából, bokrokból, fák törött ágaiból (teljesítménysűrűség 10 W/m ^ 2 alatt) szénre váltottunk
500 - 20 000 W/m ^ 2), végül a szénhidrogének esetében (teljesítménysűrűség között
100-35 000 W/m 2). Összehasonlításképpen: az etanol, az erdők, a szél- és a napenergia-bioüzemanyagok köztudottan alacsony és nagyon alacsony teljesítménysűrűségűek (
Ábra. 1. Korábban az emberek nagyobb teljesítménysűrűségű energiaforrásokat használtak, amelyek tömegegységenként több energiát termelnek, és ennek előállításához kevesebb földre van szükség. A megújuló energiák (zöld) alacsonyabb sűrűségűek, mint a fosszilis tüzelőanyagok (barna). Ez azt jelenti, hogy a megújuló energia globális elterjedése felé irányuló jelenlegi lépés jelentősen megnöveli a globális energiatermelés lábnyomát (nagyobb termelési területek és alacsonyabb energia-sűrűség), miközben megakadályozza az atomenergia terjeszkedését.
A jelenlegi paradigma, amely az összes közelmúltbeli környezetvédelmi mozgalom élvonalában áll, ennek a történelmi trendnek a megfordulását és az alacsony sűrűségű, szakaszos, nem méretezhető és drága energiaforrásokhoz való visszatérést támogatja támogatások nélkül. Miért? Mert a környezetvédők véleménye szerint ez lenne a fő megoldás az antropogén CO2-kibocsátás csökkentésére.
Az energiasűrűség meghirdetett megfordulásának legfőbb következménye az lesz, hogy a megújuló energia termeléséhez a jelenlegi területhez képest 100 vagy akár 1000-szer nagyobb területeket kell kiosztani. és
Előző cikkemben példáztam az Egyesült Államokban a mezőgazdaságra, a biológiai sokféleségre és a környezeti minőségre gyakorolt óriási hatásokat, ha a negyedik energiaátállásra 2050-ig sor kerülne:
A jelenleg birtokolt 58 000 turbina helyett az Egyesült Államoknak körülbelül 14 millió turbinára lenne szüksége, amelyek mindegyike 120 méter magas, és mindegyikük 1,8 megawatt teljes kapacitására képes teljes teljesítményen, amikor a szél nagy sebességgel fúj. megfelelő.
Legalább 6 ha területet feltételezve ezeknek a turbináknak körülbelül 910 000 négyzetkilométerre lenne szükségük! Ez jóval meghaladja a kaliforniai terület kétszeresét - a távvezetékeket nem számítva! A szélturbina propellereinek milliói ragadozó madarak, más madarak és denevérek millióit fogják megölni Amerikában.
Ezeknek a szélturbináknak a gyártásához körülbelül 4 milliárd tonna acél, réz és ötvözetekre lenne szükség tornyokhoz és turbinákhoz; 8 milliárd tonna acél és beton az alapokhoz; 4 millió tonna ritkaföldfém motorokhoz, mágnesekhez és egyéb alkatrészekhez; 1 milliárd tonna kőolaj alapú kompozit anyag turbina burkolatokhoz és lapátokhoz; plusz hatalmas mennyiségű kő és kavics a turbinákhoz vezető több millió mérföldes utakhoz. A szélerőművek és az amerikai városok nagyfeszültségű távvezetékekkel való összekapcsolásához több nyersanyagra és több millió hektárra lenne szükség.
Mindezeket az alapanyagokat bányákból kell kinyerni, feldolgozni, megolvasztani, késztermékek formájában előállítani és világszerte szállítani. Ezen alapanyagok megszerzéséhez több százmilliárd tonna kőzet kitermelése és több tízmilliárd tonna érc zúzása szükséges több száz új bányában és kőbányában.
Ennek az egész folyamatnak minden egyes lépése hatalmas mennyiségű fosszilis tüzelőanyagot igényelne, mivel a szélturbinák és a napelemek nem képesek működtetni bányamozgató és ásó berendezéseket, és nem is termelnek folyamatosan elég nagy hőt a szilícium, vas, réz és ritkaföldfémek megolvasztásához. vagy más anyagok. ii
2. Annak érdekében, hogy jobban megértsem a negyedik energiaátmenet nehézségeit, analógiát fogok használni Tolsztoj Anna Karenina kezdő bekezdésében tett híres megjegyzésével: iii. .
"Minden boldog család egyforma. Minden boldogtalan család azonban a maga módján boldogtalan.".
Az analógia arra a látszólagos sebességre és könnyedségre utal, amellyel az energiaátmenetek néhány országban megvalósulnak vs. bonyolult, elhúzódó és késleltetett átmenetek más országokkal szemben. Mindkét helyzet sajátos, és szorosan kapcsolódik az egyedi társadalmi, gazdasági, környezeti és technikai körülményekhez.
Hollandiában az ország északi részén, mintegy 900 négyzetkilométeren elterjedt, óriási groningeni földgázmezőt Slochteren közelében fedezték fel 1959. július 22-én, és az első gázszállításra 1963 decemberében került sor. Rövid idő alatt a groningeni gáz forradalmasította az ország energiamérlegét, mert miután gyakorlatilag minden iparágat és házat új energiává alakítottak át, fontos források maradtak exportra. Hollandia a fejlett gazdaság ideális példája lett, amely gyorsan átállt egy új energiadús forrás felhasználására.
Egy másik kategória Kuvait, ahol az olajipar fejlődése 1934-ben kezdődött, amikor a Kuvait Olajvállalat működési engedményt kapott az APOC-val (Angol-Perzsa Olajvállalat, később BP) és az Öböl-olajjal együtt.
Abban az időben Kuvait szegény brit protektorátus volt, amelynek területe kevesebb mint a fele volt Hollandiának, egyetlen városa volt, amelynek lakossága kevesebb mint 100 000 lakos volt, többségükben nomádok. A gyöngy, a ló, a fűszerek és a kávé hagyományos exportja meredeken visszaesett. A bányászati koncessziót 1934. december 23-án írták alá, és négy évvel később, 1938. február 23-án hatalmas olajmezőt fedeztek fel, az al-Burqān-t, amely a világ második legnagyobb az al-Ghawār óriás után.
1946-ban, amikor exportálni kezdett, Kuvait mintegy 800 000 tonna kőolajat termelt; egy év után 2,25 millió tonna; 1965-ben pedig 100 millió tonna termeléssel az ország felülmúlta Szaúd-Arábiát, az Egyesült Államok, a Szovjetunió és Venezuela mögött a világ negyedik legnagyobb termelőjévé vált.
Kuvait számára az energia-átmenet azt jelentette, hogy egyetlen generációban az előmodern társadalom, a fa, a szén és a kerozin behozatalától függő társadalom fejlődött olajszuperhatalommá.
Ám az átmenet üteme nem azonos a nagy és gazdag országok esetében. Hollandia és az Egyesült Királyság összehasonlítása sokatmondó.
Az első földgázfelfedezéseket a brit északi-tengeri szektorban a BP 1965-ben végezte el. De a gazdag és a felszín közelében lévő betétek intenzív feltárása és kiaknázása ellenére Nagy-Britannia 30 év alatt sem volt képes megszerezni amit Hollandia elért egy évtized alatt: az elsődleges energiaforrásként használt földgáz aránya 1970-ben 5% volt, és csak 30 év után nőtt kb. 39% -ra.
A Hollandia és az Egyesült Királyság közötti teljesítménybeli különbségek fő okai a két nemzeti rendszer által előírt abszolút gázmennyiségben találhatók (220 Mtoe/év az Egyesült Királyságban, szemben a 60 Mtoe/év Hollandiában). Akkor Nagy-Britanniának sok széntüzelésű erőművet le kellene állítania, hogy gáztüzelésűre cserélje őket.
Németország összehasonlításának középpontjában a negyedik energiaátmenet felé néző "gyártási kínok" egy másik példája áll. 2000-ben a fosszilis üzemanyagok szolgáltatták az ország energiájának 84% -át. Ezt egy történelmi kampány követte, 2010 óta az Energiewende, amely során 90 GW elegendő megújuló energiaforrást építettek a megtermelt villamos energia pótlására. Az elköltött összeg meghaladja az 500 milliárd dollárt. De mivel a németek csak az esetek 11% -ában látják a napot, az országot továbbra is „táplálják” a fosszilis tüzelőanyagokat égető hőerőművek: 2017-ben még mindig az elfogyasztott energia 80% -át állították elő. A negyedik energiaátállást valószínűleg jól átgondolták és megvalósították, de a környezeti előnyök minimálisak. A hegyek megperzselődtek, és egér született ... - mondták őseink.
3. A múltban a zavaró technológiák átültetésének és bevezetésének sebessége nem ideális példa a zöld energiára való jelenlegi energia-átmenetre. Rendkívül nehéz lesz átalakítani a modern ipari és posztindusztriális civilizációt, amely hatalmas energiafogyasztó, és kétszázéves fosszilis bázisát kizárólag nem fosszilis forrásokból állítja fel.
Például a belső égésű motorok és a gépjárművek feltalálása és elterjesztése (a harmadik energiaátmenet lényeges része) viszonylag rövid idő alatt (több évtized alatt) zajlott le, az 1880-as évektől kezdődően. véleményem szerint a Nicolaus August Otto, Gottlieb Daimler, Wilhelm Maybach, Karl Friederich Benz, Rudolf Diesel, Henry Ford vagy Louis Chevrolet nevű géniuszok kvázi egyidejű létezése volt ez. A szél- és napenergia géniuszainak hasonló felsorolása számomra ismeretlen.
A traktorok amerikai mezőkön való megjelenése és az utcán lévő gépkocsik 1915 óta a lóvontatás gyors csökkenéséhez vezettek, annak ellenére, hogy a lótulajdonosok és a takarmánytermesztők heves ellenállást tanúsítottak. Az állati meghajtásról a fosszilis tüzelőanyaggal történő közlekedésre való áttérés nem részesült előnyben sem az állati meghajtású kocsik jövedéki adójából, sem a nagyvonalú állami támogatásokból. Sajnos a harmadik energetikai átmenet még nem ért véget sok romániai faluban, ahol a lószállítás a domináns.
Egy másik példa: Alexander Graham Bell 1876-os találmánya forradalmasította az emberek kommunikációját. Egyenként megjelentek a kapcsolótáblákkal, forgótárcsával, gombokkal és mobiltelefonokkal ellátott telefonok. De csak egy zseni, Steve Jobs és egy vállalat, az Apple, mindössze 12 évvel ezelőtt produkált egy zavaró, paradigmatikus változást az érintőképernyős okostelefon feltalálásával.
Mi történt az elmúlt 12 évben? Bolygókommunikációs robbanás, amelyet az objektum leggyorsabb behatolása hajtott az emberiség teljes történelmében. A bolygó 7,5 milliárd emberéből körülbelül 4 rendelkezik okostelefonnal, mivel az emberek társasági állatok, és pletykálni, kritizálni vagy szelfizni akarnak, hogy több közösségi hálózaton tegyenek közzé. Ön szerint szükség volt-e adóra a régi telefontípusokra, vagy volt olyan kormány, amely nagyvonalú támogatásokat ajánlott fel az okostelefon-társaságoknak? Nem, Bell telefonjáról Jobs telefonjára való átmenetet a K + F és a piaci erők diktálták és irányították. Nem volt szükség IPCC-telefonokra vagy Apple-párti aktivistákra, hogy szánalmasan hallgassák ki a régi telefontípusok tulajdonosait.
Ha a negyedik energiaátmenet meg akarja szüntetni a szülés kínjait, és végül megszületik a hőn áhított, nem CO2-kibocsátó gyermek, akkor a fenti példákat kell követni. Írtam és még egyszer megismételem: Azoknak, akik annyira aggódnak a szén-dioxid-kibocsátás miatt, javaslatot kell tenniük és támogatniuk kell azoknak a "zöld" technológiáknak a kutatását és fejlesztését, amelyek végül képesek lesznek felülmúlni a fosszilis üzemanyagok árát, bőségét, elérhetőségét és méretezhetőségét. . Ezen a ponton meg vagyok győződve arról, hogy mindenki rohan használni és a fosszilis tüzelőanyagokat a történelem szemetesébe dobni, kormányzati lehetőségek és kétségbeesett hívások nélkül, mint például hogy merészeled? egy ereklyét, amelyet mindössze 12 év alatt küldtek el a fel nem használt tárgyak múzeumába, mert azt önként cserélték ki okostelefonra, ugyanez fog történni a jelenlegi benzin-, dízel- vagy kerozinszivattyúkkal is, amelyek helye az autópályákon, a repülőtereken, a kikötőkben és a mezőkön az új szél- vagy naperőművek veszik át.
De addig sajnálattal jelentem be a zöld energia rajongóinak, hogy a SUV-k globális értékesítésének részesedése 2010 és 2018 között megduplázódott. Ilyen ütemben a SUV-k napi 2 millió hordóval növelhetik a globális olajigényt. 2040-re semmissé teszi a közel 150 millió elektromos autó által előállított fosszilis üzemanyag-megtakarítást. Sőt, a SUV-k 2010 óta a villamosenergia-szektor után a második legnagyobb mértékben hozzájárulnak a globális COO-kibocsátás növekedéséhez, de megelőzik a nehézipart, a teherautókat és a repülést. iv
Miért nem jelent meg még mindig egy elektromos közlekedési Steve Jobs, ahol az azonos vagy hosszabb távolság biztosítására alkalmas kompresszorok jelenléte egyetlen gyors töltéssel megtörtént, hasonlóan a gáztartály töltéséhez? Ha ez a kompresszor elérhető lenne a piacon, megbízható és versenyképes áron, úgy gondolja, hogy szükség lenne az IPCC, az ENSZ vagy a különböző környezetvédelmi aktivisták apokaliptikus fenyegetéseire? Látná az utcán az elektromos félpótkocsikat, amelyek csak arra alkalmasak, hogy valamivel többet szállítsanak, mint a saját akkumulátorok súlya? Azt hiszem, nem.
Sajnos az évek óta tartó remény és az intenzív média- és politikai promóciók ellenére a szél és a nap 2018-ban a globális energiakeverék kevesebb mint 7% -át produkálta v. És véleményem szerint ez azért történik, mert a megújuló energia hatalmas mennyiségben történő előállításához szükséges alapvető technológiák - legyenek azok kompresszorok vagy szuperhatékony napelemek - csak lassú és nem zavaró fejlesztéseket hajtottak végre. Ezért, ha a negyedik energiaváltásnál nincs Steve Jobs az iPhone-jával, attól tartok, hogy a "készítés fájdalma" hosszú évtizedekig fog tartani, 2030 vagy 2050 után is.
4. A "gyártási kínok" megszüntetése érdekében a fosszilis tüzelőanyagokról a megújuló energiára való áttérésnek konkrét és olcsó megoldásokat kell találnia a jelenlegi szén-, olaj- és gázfogyasztás pótlására. Ez azt jelenti, hogy milliárdokat tonna nyersanyag. Például az emberiség jelenleg több mint 7 milliárd tonna szenet nyer ki és használ fel évente. Mit és mikor cserélünk ki? Időbe telik, és a "készítés kínjait" súlyos gazdasági fájdalom váltja fel. Ha például az Egyesült Államokban a szenet részben agyaggázzal helyettesítették, amelyek szén-dioxid-kibocsátása alacsonyabb, mi lesz Kínában és Indiában? Egyelőre csak azt tudjuk, amit az indiánok nemrégiben mondtak: "2040-ig a szén lesz az első üzemanyagunk.".
A negyedik energiaátmenet "gazdasági fájdalmai" összehasonlíthatatlanok a lótulajdonosok és a takarmánygazdák által az előző átmenet során elszenvedett fájdalmakkal. A költség-hatás elemzések becslése szerint a fosszilis tüzelőanyagok elhagyása és a zöld energia pótlása hatalmas kudarcot eredményez. Két példa:
William D. Nordhaus professzor, az egyetlen Nobel-díjjal kitüntetett környezetvédelmi közgazdász 2017-ben úgy becsülte, hogy a globális felmelegedés 3 ° C-ra történő korlátozásával okozott gazdasági veszteségek a globális GDP körülbelül 2% -át teszik ki. te
2018-ban a részletesebb becslések jóval jelentősebb veszteségeket - a globális GDP 9,8% -át - eredményeztek a globális felmelegedés ugyanolyan 3 ° C-os korlátozása miatt. jössz
Ha kétszer olyan ambiciózus célt fogunk elérni - a párizsi klímamegállapodás előírása szerint az iparosodás előtti szinttől csupán 1,5 ° C felmelegedést -, akkor a világ gazdasági veszteségei kétségtelenül sokkal nagyobbak lesznek. És az eredmények? A Párizsban 2015-ben aláírt kötelezettségvállalások elemzése nagyon pesszimista:
Az USA, Kína, az EU és a világ többi részének által javasolt, a 2000-es évek elejétől 2030-ig végrehajtott és az évszázad folyamán fenntartott klímapolitikák 2100-ig valószínűleg 0,17 ° C-kal csökkentik a globális felmelegedést. Viii.
Hasonlóan Németországhoz, itt is Horace megjegyzése érvényes: Parturient montes, nascetur ridiculus mus…