-
ICES
VIŠJA STROKOVNA ŠOLA
Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Program: Elektroenergetika
Modul: Varovanje okolja in varstvo pri delu
NEVZDRŽNA PRIHODNOST NAŠEGA
GOSPODARSTVA IN OKOLJA
Mentor: mag. Viktor Lovrenčič Kandidat: Marko Petelin
Mentor v podjetju: Matjaž Krevelj, dipl. ekon.
Lektorica: mag. Nataša Koražija, prof. slov.
Ljubljana, oktober 2014
-
ZAHVALA
Zahvaljujem se mentorju mag. Viktorju Lovrenčiču za potrpežljivost, odzivnost,
strokovno pomoč in prijetno sodelovanje.
Posebna zahvala velja Matjažu Krevlju, ker mi je omogočil študij in delo v
energetskem sektorju. Hvala, da mi je kot mlademu in zagnanemu podjetniku dal
priložnost, še posebej v času neplačil in negotovega gospodarskega stanja.
-
IZJAVA
»Študent Marko Petelin izjavljam, da sem avtor tega diplomskega dela, ki sem ga
napisal pod mentorstvom mag. Viktorja Lovrenčiča.«
»Skladno s 1. odstavkom 21. člena Zakona o avtorski in sorodnih pravicah
dovoljujem objavo tega diplomskega dela na spletni strani šole.«
Dne 10.10.2014 Podpis: __________________
-
POVZETEK
Naši odzivi na prihodnost imajo implicitno predpostavko, da bomo zmeraj ostali v
kompleksnem gospodarstvu, ki je sposobno delovati na učinkovit in urejen način.
Vprašajmo se, kaj se bo zgodilo, če naše domneve niso resnične. Vsi podatki in
ideje nakazujejo ugotovitve, da gospodarstva ne moremo razumeti kot nekaj
samoumevnega, vsaj ne v splošno poznani obliki.
Glavno spoznanje je, da ima planet Zemlja fizične omejitve, s katerimi se že
srečujemo, a naše gospodarstvo kljub temu deluje, kot da te meje ne obstajajo.
Naše gospodarstvo zahteva rast. Ne pravim, da je rast »zahtevana« v smislu zapisa
v nekem dokumentu, ampak je »zahtevana« v smislu, da naše gospodarstvo
funkcionira samo tedaj, ko raste. Z rastjo so ustvarjena delovna mesta in dolgovi
poplačani. Delovna mesta, priložnosti in zmožnosti odplačevanja dolgov iz
preteklosti brez rasti preprosto in skrivnostno izginejo, kar povzroči gospodarsko
bolečino in zmedo.
V bližnji prihodnosti se bo moralo človeštvo soočiti s stanjem, s katerim se ni soočilo
še nikoli: vsako leto bo na voljo manj energije. V preteklosti je kateri izmed
kontinentov prispeval energijski vir za izkoriščanje, pojavljala so se nova nahajališča
nafte; še več ogljikovodikovega bogastva smo izčrpali iz globin. Zmeraj smo torej
imeli možnost najti drug vir, ko nam je primanjkovalo drugih. V tej dolgi zgodovini
smo zgradili neverjetno kompleksno družbo in globalni gospodarski model okoli
ideje, da nam bo na voljo zmeraj več energije.
KLJUČNE BESEDE:
eksponentna funkcija, energija, peak oil, alternativna energija, neto padci
energentov, okolje.
-
ABSTRACT
As a society, our imagined responses to the future make the implicit assumption that
we will always remain within a complex economy that is capable of operating in an
effective and orderly manner. let's ask ourselves the question, What if this
assumption is untrue? and provides both data and ideas to support the conclusion
that the economic status quo cannot be taken for granted, at least not in the form to
which we’ve become accustomed.
The big story is this: The world has physical limits that we are already encountering,
but our economy operates as if no physical limits exist. Our economy requires
growth. I don’t mean that growth is “required” as if it’s written in a legal document
somewhere, but it is “required” in the sense that our economy only functions well
when it’s growing. With growth, jobs are created and debts can be serviced. Without
growth, jobs, opportunities, and the ability to repay past debts simply and
mysteriously disappear, causing economic pain and confusion.
In the near future, humanity as a species will have to grapple with a condition that it
has never faced before: Less and less energy will be available each year. In the
past, there was always another continent brimming with energy resources to tap;
another well that could be drilled; more hydrocarbon wealth that could be brought up
from the depths. We have always had access to increased resources when we
wanted them, and during that long run of history, we have fashioned an enormously
complicated society and global economic model around the idea that there always
would be more.
KEYWORDS
Exponential function, energy, Peak oil, alternative energy, net free energy,
environment.
-
KAZALO
1 UVOD ............................................................................................................... 1
1.1 Predstavitev problema................................................................................ 1
1.2 Cilji naloge ................................................................................................. 1
1.3 Predstavitev okolja ..................................................................................... 1
1.4 Metode dela ............................................................................................... 2
2 NEVARNOST EKSPONENTNE FUNKCIJE ...................................................... 2
3 RAZLIKA MED PROBLEMOM IN PREDIKCIJO ................................................ 7
4 ENERGIJA ........................................................................................................ 8
4.1 Glavni vir ..................................................................................................... 8
4.2 Energijski proračun ..................................................................................... 9
4.3 Neto energija ............................................................................................ 11
4.4 Gospodarstvo in energija .......................................................................... 14
4.5 Živimo kot bogovi ...................................................................................... 15
4.6 Peak oil ..................................................................................................... 15
4.7 Svetovni »peak oil« ................................................................................... 17
4.8 Nafta in BDP ............................................................................................. 18
4.9 Poraba nafte ............................................................................................. 20
4.10 Naftna proizvodnja .................................................................................... 20
4.11 Obstoječa naftna polja v zatonu ................................................................ 22
4.12 Peak izvoz ................................................................................................ 23
4.13 Grda stran eksponentne funkcije ............................................................... 24
5 PREMOG, JEDRSKA IN ALTERNATIVNA ENERGIJA ................................... 25
5.1 Preprosta matematika ............................................................................... 25
5.2 Realnost – čas, velikost, stroški ................................................................ 27
5.3 Nuklearna opcija ....................................................................................... 28
5.4 Premog ..................................................................................................... 29
5.5 Alternative ................................................................................................. 31
5.6 Zemeljski plin ............................................................................................ 32
5.7 Zaključek .................................................................................................. 33
5.8 Zakaj tehnologija tega ne more popraviti ................................................... 34
6 OKOLJE .......................................................................................................... 35
6.1 Minerali ..................................................................................................... 35
6.2 Konec dobe ............................................................................................... 36
-
6.3 Zmanjševanje, ponovna uporaba, reciklaža .............................................. 38
6.4 Rodovitna zemlja ...................................................................................... 39
6.5 Pomembna razlika med rodovitno prstjo in zemljo .................................... 39
6.6 Prihajajoče vodne vojne ............................................................................ 40
7 ZAKLJUČEK ................................................................................................... 41
8 LITERATURA IN VIRI ...................................................................................... 43
-
KAZALO GRAFOV
Graf 1: Primerjava med linearno in eksponentno rastjo ............................................ 3
Graf 2: Svetovna populacija v milijardah ................................................................... 4
Graf 3: Globalna raba energije zadnjih 200 let .......................................................... 5
Graf 4: Količina denarja v agregatu M3 .................................................................... 6
Graf 5: Razmerje med vloženo in pridobljeno energijo ........................................... 11
Graf 6: Zgodovinsko razmerje med vloženo in pridobljeno energijo ........................ 12
Graf 7: Neto energija pridobljena iz obnovljivih virov .............................................. 14
Graf 8: Globalna naftna odkritja .............................................................................. 17
Graf 9: Svetovna proizvodnja surove nafte ............................................................. 17
Graf 10: Produkcija nafte in globalni BDP ............................................................... 18
Graf 11: Kratka zgodovina nafte ............................................................................. 24
Graf 12: Proizvodnja premoga glede na tip oz. kakovost ........................................ 30
KAZALO TABEL
Tabela 1: Odstotkovna rast ...................................................................................... 5
Tabela 2: Razmerje med letno rastjo porabe nafte in BDP ter njuno razmerje ........ 19
Tabela 3: Naftna vrzel glede na gospodarsko rast .................................................. 22
Tabela 4: Letne zaloge ob 2-odstotni globalni rasti, temelječi na rezervah ............. 37
KAZALO SLIK
Slika 1: Energijski proračun .................................................................................... 10
-
POJMOVNIK
Agregat M3: najširša definicija fiat denarja; to so bankovci in kovanci v obtoku,
osebni in varčevalni računi, depoziti in evrodolarji.
Peak oil: ko dosežemo vrh »peak oil«, smo dejansko na polovici zaloge najdišča.
Drugo polovico nafte pa je vse težje spraviti na površje, kar pomeni, da imamo
manjši neto izkoristek kot v prvi polovici. Bolj kot se bližamo koncu druge polovice,
vse dražji je sod nafte v smislu časa in denarja. Če ne prej, se nahajališče zapusti
ko dosežemo razmerje 1:1.
KRATICE IN AKRONIMI
FIAT: Valuta, ki jo je vlada razglasila za zakonito sredstvo, vendar ni
podprta s fizičnim blagom, kot so srebro, zlato, zemlja, nafta ipd.
EROEI: Razmerje med vloženo in pridobljeno energijo (Energy Returned on
Energy Invested)
ZN: Združeni narodi (U.N. − United Nations)
EU: Evropa
IEA: Mednarodna agencija za energijo (International energy agency)
WEO: Svetovni energijski vpogled (world energy outlook)
BDP: Bruto domači proizvod
ZDA: Združene države Amerike
OPEC: Organizacija držav izvoznic nafte
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 1 od 46
1 UVOD
1.1 Predstavitev problema
V letih 2008 in 2009 je gospodarska aktivnost v razvitih državah (zahodni svet)
padla na kolena. Delniški trgi po celotnem svetu so padli v vrednosti in izbrisali
desetletja dobičkov. Na nepremičninskem trgu so izpuhtele biljarde, globalno
trgovanje pa je padlo na neverjetno nizke ravni.
Kaj se je zgodilo? Kam je šel ves denar? Kako je lahko 10 let akumuliranega
bogastva tako hitro izparelo? Še pomembnejše pa je vprašanje, kaj lahko
pričakujemo od gospodarskega okrevanja.
Moja predikcija zajema vse skupaj veliko širše kot pa samo nedavne gospodarske
dogodke. Čas je, da se soočimo z dejstvi. Nevarna konvergenca nevzdržnih trendov
v gospodarstvu, energiji in okolju bo poskrbela, da bo naslednjih 20 let radikalno
drugačnih.
1.2 Cilji naloge
V tej diplomski nalogi bom razložil predikcijo in priskrbel zadostno količino podatkov,
da smo na točki brez povratka, da se pripravimo na zelo drugačno prihodnost.
Celoten razviti svet prehaja v to časovno obdobje v zelo slabem finančnem stanju.
Še posebej Evropa, saj imamo nevzdržne količine dolga ter nekrite socialne
obveznosti, vse skupaj pa podkrepi nacionalna nezmožnost varčevanja in vlaganja v
infrastrukturo. Problem ni omejen le na Evropo; vsak narod se bo slej ko prej moral
soočiti z realnostjo, ki nam jo predstavljajo omejeni viri Zemlje.
1.3 Predstavitev okolja
Med to potjo smo prešli iz biomase na premog, iz premoga na kitovo olje in potem
seveda na nafto. Nikoli si nismo odgovorili na vprašanje, kaj bo sledilo, ko bomo
porabili nafto. Kateri je naslednji vir energije? Potem pa smo prestopili mejo »peak
oila«; to je koncept, ki predstavlja trenutek, po katerem iz vira pridobimo vedno manj
in manj energije za naše potrebe. Veliko ljudi ima upe, da bo tehnologija naš paradni
konj rešitve, mogoče v obliki jedrske energije, zemeljskega plina ali alternativnih
virov energije. Tukaj se nam postavijo vprašanja časa, velikosti in ogromnih
stroškov, saj smo potrebovali toliko časa, da smo prepoznali neizbežnost in resnost
naftne predikcije.
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 2 od 46
Z dosegom »peak« ekstrakcije energentov pa se nam kar naenkrat pojavi cel kup
okoljskih vprašanj. Kmetijska zemljišča smo prisilili v proizvodnjo višjih donosov
pridelkov s stalno uporabo gnojil (pridelanih iz fosilnih goriv). Vse bolj razredčene
mineralne koncentracije, ki zahtevajo vedno več in več energije za proizvodnjo,
bodo vsako leto stale eksponentno več za ekstrakcijo in pridelavo. Medtem ko so
trgi razpolagali z energetskimi viri glede na plačilno sposobnost, se bo pravo
pomanjkanje kmalu oblikovalo v razliki med gospodarskim napredkom in zatonom
različnih svetovnih narodov. Kako hitro se bo to zgodilo? Če ne to leto, potem nekje
v 20 letih, kar ni omembe vredno glede na velikost in obseg potencialnih motenj, ki
izhajajo iz strukturnega premika.
1.4 Metode dela
Delo bo vsebovalo izsledke, povzetke iz strokovnih del in analiz preteklih let.
2 NEVARNOST EKSPONENTNE FUNKCIJE
V vsakdanjem življenju smo obkroženi s primeri eksponentne funkcije. Človeška
populacija raste eksponentno že več tisoč let. Enako je z uporabo zemeljskih virov.
Tudi v tem desetletju bo eksponentna rast očitna v vseh sektorjih, kot so na primer
izdelava gospodinjskih aparatov, avtomobilov, proizvodnja hrane, poraba pitne vode
itd. Eksponenta rast dominira in definira vse, kar se dogaja in kar se bo zgodilo v
zvezi z gospodarstvom, energijo in zemeljskimi viri vseh vrst. Ko enkrat zares
razumemo eksponentno rast, se začnemo zavedati, da bo prihodnost radikalno
drugačna od sedanjosti.
Eksponenta rast nas obkroža na vsakem koraku. Zakaj potem to ni očitno vsakemu
od nas? Razlog je v tem, da smo se kot človeštvo naučili razmišljati samo linearno.
Razmišljamo v ravnih črtah, ampak eksponenta krivulja ni ravna. Ne glede na našo
dovzetnost do linearnega razmišljanja lahko vseeno dobimo zelo dobro
razumevanje eksponentnih krivulj in odgovor, zakaj je to tako pomembno.
Eksponenta rast ni nenaravna, pač pa je zgrešena ideja o večni eksponentni rasti. V
realnem svetu nimamo modelov o večni eksponentni rasti, da bi jih lahko opazovali.
Kot na primer mikroorganizmi, ki se razvijajo eksponentno, dokler imajo potrebna
hranila. Ko so pa hranila izčrpana, se populacija organizma sesuje. Virusi se bodo
razmnoževali in se širili skozi populacijo, a bodo na koncu propadli, saj telo razvije
določeno odpornost. Na Zemlji nam torej manjka primerov, pri katerih bi nekaj raslo
neskončno. Eksponenta rast je zmeraj omejena in po navadi traja zelo kratek čas.
Nič ne more rasti v neskončnost, a ravno to pričakujemo od našega gospodarstva
ter omejenih zemeljskih virov.
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 3 od 46
Ko rečemo, da nekaj raste, govorimo, da stvar postaja vedno večja. Otroci rastejo
tako, da jejo hrano in pridobivajo na teži, delnice rastejo v ceni, gospodarstvo pa
raste tako, da proizvaja in porablja dobrine. Definiramo lahko dve vrsti rasti.
Prvi tip rasti lahko poimenujemo linearna rast, ki pomeni dodajanje ali odvzemanje
enake količine v enakem času. Zaporedje številk 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 je linearen primer.
Če je torej dodana količina konstantna, potem rečemo, da je linearna.
Drugi tip rasti je eksponenta rast. Znana je po tem, da se količina konstantno veča.
Primer je npr. zaporedje 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, kar pomeni, da se vsak korak veča za
100 %. Ni nujno, da se vsakič poveča za 100 %, lahko se za katerikoli odstotek, pa
je rast še zmeraj eksponenta. Predstavljamo si, da je daljni sorodnik položil en cent
na banko z obrestmi pred 2000 leti, obrestna mera pa bi ves čas bila 2-odstotna.
Razlika na našem bančnem računu v letih 0 in 1 bi bila samo ena stotina centa. Dva
tisoč let kasneje bi na bančnem računu imeli 1,5 milijarde fiat valute.
Graf 1: Primerjava med linearno in eksponentno rastjo
(Vir: Lasten vir, Photo Shop CS3, enačba za linearno črto f(x)=50x, enačba za
eksponentno krivuljo f(x)=2x)
Poglejmo primer, ki bo izgledal malo bolj »domače« in zgodovinsko gledano raste
za 1 % na leto. V grafu 2 imamo svetovno populacijo. Velja dejstvo, da je graf na
začetku raven, potem se ustvari krivina in takoj za tem strmi del grafa. Seveda je
spet razlika, kako sam graf prikažemo, kako nastavimo vertikalno os Y. Strmino torej
opazimo glede na to, kako nastavimo vertikalno os Y. Ali to pomeni, da začetek
strmine ni pomemben? Ne, daleč od tega, začetek strmine je zelo pomemben.
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 4 od 46
Začetek strmine grafa je pomemben, ko si postavimo razumne meje. Torej določimo
os Y, da definiramo limito, ker vemo, koliko nečesa imamo. Ko to naredimo, nam
oblika grafa pove, koliko časa nam preostane in kaj se bo zgodilo v prihodnosti.
Graf 2: Svetovna populacija v milijardah
(Polna črta je zgodovinska; črtkana črta predstavlja ZN projekcijo. (Vir: (U.S. Census
Bureau historical estimates, 2010) & (U.N. Projections, 2004))
Če poznamo kapaciteto Zemlje in vemo, koliko ljudi lahko na njej živi sorazmerno z
zemeljskimi viri, potem lahko fiksiramo os Y in naredimo nekaj pomembnih pripomb,
kaj nam bo prihodnost prinesla, oz. koliko imamo časa, da stabiliziramo zadeve.
Brez fosilnih goriv, ki nam pomagajo pri agrokulturi, ne bi mogli vzdrževati tako
velike populacije, kot je 7 milijard prebivalcev. Ocenjeno je bilo, da bi brez fosilnih
goriv lahko vzdrževali manj kot eno miljardo.
Tudi če so zmožnosti Zemlje večje, recimo 10 milijard (čeprav ni znanstvenika, ki bi
si upal potrditi takšne namere), lahko še zmeraj opazimo, da smo na eksponentnem
grafu na strmini, torej smo mimo ovinka. To pomeni, da živimo v drugačnem svetu
kot ljudje pred nami, z radikalno drugačnimi izzivi in možnostmi. Živimo v času, ko
bomo doživeli tranzicijo iz eksponentne rasti v rast brez rasti. Če se bo eksponenta
rast nadaljevala, bomo kasneje doživeli kolaps populacije zaradi nevzdržnosti.
Zelo pomemben je koncept pospeševanja. To sem ponazoril v spodnji tabeli 1. Če
začnemo s populacijo en milijon in 1-odstotno rastjo na leto (dejansko je nekoliko
višja), je razvidno, da smo potrebovali 694 let, da je svetovna populacija zrasla na 1
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 5 od 46
milijardo ljudi. Že v naslednjih 100 letih dosežemo populacijo 2 milijardi. Za 3
milijarde smo potrebovali še samo 41 let (Združeni narodi, 2009). Trenutno smo na
12 letih, ko se je populacija dvignila na 7 milijard. Z vsako milijardo smo potrebovali
manj časa. Temu rečemo pospeševanje in je kritična lastnost eksponentne funkcije.
Stvari se odvijajo vedno hitreje in hitreje, še posebej proti koncu.
Začetek: 1 milijon
Odstotek rasti: 1%
694 let = 1 milijarda
70 let = 2 milijardi
41 let = 3 milijarde
29 let = 4 milijarde
22 let = 5 milijard
18 let = 6 milijard
12 let = 7 milijard
Tabela 1: Odstotkovna rast
(Vir: Lasten)
Dejansko smo obkroženi s primeri eksponentne rasti, ki smo jih ustvarili. Le malo
ljudi je sposobnih razumeti, kaj to pomeni. Graf 3 nam kaže globalno porabo
energije zadnjih 200 let. Jasno je, da je graf eksponenten. Ali lahko raba energije
raste eksponentno neskončno ali je nekje nekakšna meja, da bi lahko na našem
grafu določili os Y?
Graf 3: Globalna raba energije zadnjih 200 let
(Vir:Smil Vaclav, Energy Transitions, 2010)
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 6 od 46
Še en primer: primer eksponentne rasti denarnega agregata M3 (je najširša
definicija fiat denarja; to so bankovci in kovanci v obtoku, osebni in varčevalni
računi, depoziti in evrodolarji).
Graf 4: Količina denarja v agregatu M3
(Vir: http://www.federalreserve.gov/)
To je samo nekaj primerov. Lahko bi primerjali na stotine grafov, kot so izguba
ogroženih vrst, prepotovanih kilometrov, vzletov letal, rast posojil, porabljene
rodovitne zemlje, posekanega gozda, in bi pri vseh opazili eksponentno krivuljo.
Pravilno razumevanje eksponentne funkcije je kritično pri razumevanju, da naše
gospodarstvo in monetarni sistem potrebujeta nenehno rast. In ta rast je
eksponentna rast. V nasprotnem primeru ne deluje pravilno. Do sedaj je ta model
razvoja deloval, ko pa v zgodbo uvedemo omejenost naših naravnih virov na Zemlji,
hitro odkrijemo resne pomanjkljivosti v naši trenutni zasnovi. Naše gospodarstvo ne
deluje v vakuumu in nima moči, da bi ustvarilo realnost. Trenutno gospodarstvo je
samo odraz naše poceni energije oz. viška energije. Če bi bili naši viri neomejeni,
potem ni težav z našo nenehno eksponentno rastjo.
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 7 od 46
3 RAZLIKA MED PROBLEMOM IN PREDIKCIJO
John Michael Greer (2008) je naredil zelo zanimivo razliko med pogosto
uporabljenima besedama: »problemi« in »predikcije«. Ta terminologija je zelo
pomembna, še posebej v resnih situacijah, saj razlikovanje med predikcijo in
problemom zahteva naše razumevanje situacije.
Problemi imajo rešitve, predikcije imajo izid. Rešitev problema pomeni, da smo stvar
popravili in da se je vse vrnilo v prvotno stanje. Prazna avtomobilska guma je
popravljena, kost se zaceli, torej se vse vrne v prvotno stanje. Ko najdemo primerno
rešitev in jo udejanjimo, je problem rešen.
Predikcija nima rešitve. Ko se soočamo s predikcijo, lahko ljudje razvijejo odziv na
predikcijo, ne pa rešitve. Ti odzivi lahko uspejo ali propadejo, ampak noben odziv ne
more izbrisati predikcije. Predikcije imajo rezultate, ki jih lahko upravljamo, ampak
okoliščin ne moremo vrniti v prvotno stanje.
Če imamo problem, potem je vlaganje v čas in vire za iskanje rešitve popolnoma
upravičeno, saj po definiciji rešitev obstaja. Iskanje rešitve za predikcijo pa je
popolna izguba časa in virov. Vse, kar nam preostane, je upravljanje izidov na
najbolj pameten način. Staranje, poraba omejenega vira, razvoj diabetesa tipa I –
vse to so predikcije.
Pred sabo imamo zelo veliko predikcijo, sestavljeno iz manjših predikcij, ki izvirajo iz
gospodarstva, energije in okolja. Izčrpavanje energetskih in mineralnih virov, gore
dolgov, staranje prebivalstva generacije »baby boom« − to so samo nekateri od
primerov, ki sestavljajo celotno sliko predikcije.
Večina ljudi, med njimi so tudi politiki, porabljajo ves svoj čas in naše vire, ker se
trudijo z iskanjem rešitev problemov, medtem ko se soočamo s predikcijo, ker ne
ločijo med predikcijo in problemom. Naše politično vodstvo pa nam obljublja rešitve,
ki jih ni možno realizirati.
Zaradi nerazumevanja smo se izpostavili zelo velikem riziku; več časa kot bomo
zapravili, manj bo časa, da se pravilno pripravimo na globalno pomanjkanje surovin
in energije.
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 8 od 46
4 ENERGIJA
4.1 Glavni vir
»Ko se je začela nafta v začetku prejšnjega stoletja uporabljati v industriji, je
svetovna populacija znašala 1,1 milijarde ljudi. Jadrnice so še zmeraj jadrale ob
boku parnih ladij. Od takrat naprej se je svetovna populacija povečala za 4-krat,
svetovna ekonomija za 40-krat in uporaba energije za 10-krat, navaja DeLong
(1998).«
Seznanjeni smo z masovnimi tehnološkimi in intelektualnimi pridobitvami v
prejšnjem stoletju. Da lahko razumemo nadaljevanje energijskega obilja, moramo
razumeti vlogo energije v oblikovanju naše družbe. Rast in blaginja sta odvisna od
viška energije. Torej ni v primeru ekonomske rasti in blaginje nič bolj pomembno kot
presežek energije.
Predstavljamo si dve različni družbi. Ena ima komaj dovolj razpoložljive hrane za
preživetje, druga družba pa je blagoslovljena z velikim presežkom hrane.
Predpostavimo, da imata obe družbi enake kulturne iznajdljivosti. Družba z omejeno
razpoložljivostjo hrane je veliko manj razvita in manj kompleksna, če jo primerjamo z
družbo, ki ima presežek hrane. Torej je jasno, da presežek hrane/energije
»financira« gospodarsko rast družbe.
Lahko rečemo, da je med vsemi energijskimi viri hrana tista, ki najbolj usmerja našo
pozornost, ko je le-ta v pomanjkanju. Lahko bi primerjali stanje kompleksnosti družb
pred in po kmetijski revoluciji pred 10.000 leti. Pred kmetijsko revolucijo so ljudje
živeli v malih nomadskih plemenih, ki so se vzdrževala z lovljenjem in nabiranjem
hrane. Bilo je malo namenskih del, iz tega časa smo našli in preučevali zelo malo
artefaktov. Po revoluciji so se razvile kompleksne družbe z veliko namenskimi deli
ter specializiranimi deli, kot so umetnost, glasba, arhitektura, zakoni ter drugi lesk
družbene kompleksnosti, ki so podobne današnjim. Ta nivo kompleksnosti je postal
mogoč samo zaradi presežka hrane, da so se razvila specializirana dela ter
dejavnosti.
Pred kmetijsko revolucijo je bilo človeštvo omejeno v svoji kompleksnosti s količino
nabrane hrane in načinom shranjevanja le-te, kar je pomenilo zelo omejen energijski
proračun. Po kmetijski revoluciji so nastali ogromni prehodi v višjo kompleksnost
zaradi sposobnosti kmetijskih delavcev, da so ustvarjali presežek hrane. To je ljudi
osvobodilo in ljudje so se začeli ukvarjati z drugimi, bolj kompleksnimi dejavnostmi.
Ampak kaj je sprostilo eksponentno eksplozijo kompleksnosti, ki se je začela pred
150 leti in se nadaljuje še danes? To je seveda energijski vir, ampak ne energijski
vir hrane. To je starodavna sončna svetloba.
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 9 od 46
Namesto čakanja na dokaj razpršeno in relativno omejeno sončno energijo, da pade
na zemeljsko površino, ter počasno rast posejanih pridelkov smo ljudje odkrili stotine
milijonov let staro koncentrirano in neverjetno zgoščeno energijo v uporabni obliki
premoga ter surove nafte. Narava občasno ustvari masovne zaloge potencialne
energije in potem čaka, dokler se nekaj te energije ne sprosti. V atmosferi se
nabirajo velikanski električni potenciali, dokler se ta energije ne sprosti v obliki strel.
Na strmem naklonu se lahko zberejo ogromne količine snega, preden potencialna
energija kar naenkrat zgrmi proti dolini. Starodavna sončna energija se je
zgoščevala v ogromnih količinah potencialne energije, čakajoča na nekoga, da to
energijo sprosti. To smo seveda ljudje, ki smo posledično osvobodili že polovico te
stotine milijonov let stare skladiščene energije v zelo kratkem obdobju 150 let.
Hitreje kot strela, gledano z geološkega vidika Zemlje.
Kakor je hrana vitalni del funkcionalnosti za naša telesa, ki so zelo kompleksni stroji,
tako je energija nafte zelo pomembna za kreacijo in vzdrževanje kompleksnosti
gospodarstva. Ključna beseda tukaj je delo; brez energije nobeno delo ne bi bilo
opravljeno. Vse oblike energije niso uporabne za opravljanje dela. Majhna količina
potencialne energije, shranjena v vzmeti samonavijalne ure, lahko opravi delo, to je
premikanje urinega mehanizma. Tudi v morjih so ogromne količine toplotne energije,
ki nam nič ne koristijo zaradi svoje razpršenosti in niso za nikakršno praktično
uporabo.
Več kot je koncentrirane energije v določenem energentu, bolj je ta uporaben.
Zaradi tega so fosilna goriva − nafta, zemeljski plin, premog − tako zaželeni in
uporabljeni. Fosilna goriva predstavljajo koncentrirane oblike, ki lahko proizvedejo
največ opravljenega dela. Brez njih bi bilo naše gospodarstvo le senca današnjemu.
Glede na pomembnost energije za tekoče funkcioniranje našega gospodarstva
moramo razumeti, da so naši viri, ki potujejo skozi gospodarske arterije, omejeni.
4.2 Energijski proračun
Predstavljamo si, da nam je na voljo določena količina energije za uporabo v
vsakem trenutku. To bo naš proračun, ki ga porabimo, kot želimo. Namesto v evrih
bo naš proračun zasnovan na energijskih enotah. Dajmo vsak energijski vir, ki
trenutno obstaja v naš proračun: fotovoltaika, vetrna energija, hidro energija,
nuklearna energija, energija premoga, naftna energija, energija zemeljskega plina,
energija biomase in tako dalje.
Ta predstavlja našo skupno energijo za našo porabo. Naš prvi obvezen odhodek je
energija, ki bo zagotovila, da bomo imeli naslednje leto dovolj energije.
Predpostavimo jo kot neizogiben davek. Določeno količino energije moramo
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 10 od 46
uporabiti, da obdržimo našo energijsko infrastrukturo − jezove, elektrarne ter
dodatna sredstva moramo porabiti, da najdemo nove vire energije in tako
nadomestimo energijo, ki jo porabimo. Skupaj s tem moramo investirati nekaj
energije v izgradnjo in vzdrževanje osnovne infrastrukture, ki nam omogoča
proizvajanje, prenos in distribucijo energije, da obdržimo kompleksnost družbe. To
so ceste, mostovi, električno omrežje ter tudi naše zgradbe. Skupaj vse to spada
pod obvezne energijske odhodke. To pomeni, da so to neizogibni stroški.
Ko enkrat odštejemo vse neizogibne stroške iz našega proračuna, lahko preostalo
energijo uporabimo. Del te energije moramo uporabiti za naše osnovne življenjske
potrebe, kot so voda, hrana ter seveda streha nad glavo. Ostalo lahko porabimo za
diskrecijsko porabo, kot so potovanja na morje, obiskovanje koncertov, razne
prireditve itd.
Slika 1: Energijski proračun
(Vir: Dargis, 2010)
Da vse skupaj poenostavimo: energijo lahko razdelimo v dve glavni skupini:
(1) Energija, ki jo moramo reinvestirati, da lahko obdržimo obstoječe energijske
tokove, zgradbe in osnovne življenjske potrebe (»obvezne potrebe«).
(2) Energija, ki jo lahko porabimo po naših željah (»diskrecijska poraba«).
Če uporabimo našo terminologijo od prej, to pomeni, da diskrecijska skupina
postane presežek energije, ki jo lahko uporabimo za rast ali blaginjo. Vendar ne za
oboje, razen če imamo presežek energije. Naš presežek energije se zmanjšuje iz
dveh razlogov: vsako leto več ljudi zahteva vedno več diskrecijske porabe, mi pa
vsako leto pridobimo vedno manj energije od naših investicij.
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 11 od 46
4.3 Neto energija
Najprej se moramo naučiti ignorirati energijske stroške v fiat valutah, torej evrih.
Dejansko je nepomembno, koliko »denarja« porabimo. Namesto tega se moramo
osredotočiti na vprašanje, koliko energije potrebujemo, da pridobimo energijo, ker je
to bolj pomembno za nas danes in v prihodnosti, kot to, koliko energije lahko
proizvedemo na leto.
Ker potrebujemo energijo za iskanje in proizvajanje energije, si bomo to ogledali ob
vrnitvi vložene energije za iskanje in proizvajanje v razmerju med tem, kar je bilo
vloženo in kaj smo pridobili nazaj. Predstavljamo si, da je bila potrebna energija za
iskanje in vrtanje naftne vrtine en sod nafte, v zameno pa smo pridobili sto sodov
nafte. Torej lahko rečemo, da je naša neto energijska vrnitev 100 : 1. Za pridobitev
sto sodov nafte smo morali vložiti en sod nafte. Za opredelitev tega pojma se
uporablja EROEI (Energy Returned on Energy Invested).
Graf 5: Razmerje med vloženo in pridobljeno energijo
(Vir: Rapier, 2008)
V grafu 5 primerjamo razmerje med vloženo energijo in pridobljeno energijo. Črni del
grafa predstavlja vloženo količino energije, sivi del grafa pa pridobljeno količino
energije. Sivi del grafa torej predstavlja neto energijo, ki jo lahko porabimo, kot
želimo. Vrednost 50 na osi X torej pomeni, da smo vložili eno enoto energije za
proizvodnjo 50 enot. Če povemo drugače: porabili smo 2 % za raziskovanje in
proizvodnjo, preostalih 98 % pa lahko porabimo, kot želimo. To predstavlja presežek
energije na voljo družbi. Presežek je odraz naše kompleksnosti. Če pogledamo graf,
ugotovimo tudi, da je presežek energije zelo visok do razmerja 10, ko se vložek
energije enormno poveča. Torej je to še en nelinearen graf v našem življenju.
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 12 od 46
Kaj se zgodi med vrednostma 10 in 5? Razpoložljiva neto energija začne zelo strmo
in nelinearno padati. Ko dosežemo vrednost 1, pomeni, da za eno enoto energije
porabimo enako mero energije. To je torej meja, kjer je višek energije enak nič. Pri
tem razmerju ni več smisla v pridobivanju energentov.
Če predpostavimo, da je energija glavni vir gospodarske aktivnosti, potem je brez
energije gospodarska aktivnost nemogoča. Torej nam je zelo pomembno, koliko
energije nam je še na razpolago.
Da še bolje raziščemo ta zelo pomemben graf, si ga poglejmo v povezavi z neto
energije nafte. Za leto 1930 je bilo ocenjeno, da smo za vsak porabljeni sod nafte
pridobili 100 sodov nafte; torej je bilo razmerje 100 : 1. Leta 1970 so bila najdišča
veliko manjša, nafta pa globlje. V večini primerov je bilo nafto težje najti in pridobiti iz
Zemljine skorje, zato nas ne sme presenetiti, da je razmerje padlo na približno 25 : 1
(dejansko še zmeraj zelo dober donos). Do leta 1990 se je trend nadaljeval z
razmerjem med približno 18 : 1 in 10 : 1 (Cleveland, 2005).
Ocenjeno je bilo, da bodo nova nahajališča nafte, najdena po letu 2010, imela
drastično nižjo neto energijo, nizko razmerje, tudi do 3 : 1, čeprav še ne obstaja
nikakršna podrobna študija. Je pa dejstvo, da naftne družbe vrtajo tisoče metrov
globoko skozi vedno bolj zahtevne prepreke (morje) za vedno manjša najdišča
surove nafte, za razliko od preteklosti, ko se je nafta nahajala nizko pod zemljo in na
relativno dostopnih območjih.
Graf 6: Zgodovinsko razmerje med vloženo in pridobljeno energijo
(Vir: Cleveland, 2004)
Zakaj donos pada? V preteklosti se je porabilo relativno malo energije za izgradnjo
malih naftnih ploščadi, ki so črpale ogromne količine lahko dostopne in kakovostne
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 13 od 46
surove nafte. Dve največji nahajališči sta Spindletop v Teksasu in Ghawar v Savdski
Arabiji. Obe nahajališči sta samo 300 metrov pod površjem. Na naftnem polju
Macondo v Mehiškem zalivu ter naftni ploščadi Deepwater Horizon, kjer se je
zgodila največja okoljska katastrofa leta 2010, črpajo nafto iz približno 1,5 kilometra
v globini morja. Da so prišli do nahajališča Macondo, so morali vrtati še v 4 kilometre
skale. Velikost nahajališča je bila nekje 1/1000 nafte, kot v Ghawarju. Vrtanje,
kilometri cevi in velikanska naftna ploščad so bili potrebni, da so pridobili relativno
majhno količino surove nafte. Opisano ponazarja, zakaj pridobljena neto energija
nafte pada. Najbolj zaskrbljujoče pa je to, da po današnjih standardih nahajališče
Maconado ni bilo ne globoko in ne malo nahajališče nafte.
Dandanes potrebujemo veliko več energije, da odkrijemo nova nahajališča energije.
Raziskovalne ladje in ploščadi so velikanske, potrebujejo velike količine jekla, veliko
več kot preproste vrtalne ploščadi leta 1930. Danes obstaja vedno več naftnih
ploščadi, na katerih vrtajo vedno globlje, da najdejo vedno manjša in manjša naftna
polja, vse to pa se izraža s padanjem neto količine energije.
Kaj pa velikanske zaloge energije, domnevno zajete v oljnih skrilavcih in katranskem
pesku? Te so po navadi napačno interpretirani podatki (Salazar Reforms Oil Shale
Program, 2011). Neto vrednosti so veliko nižje in so označene kot nova nahajališča,
primerljiva s površino več Savdskih Arabij. Nikakor jih ne moremo primerjati z
razmerjem 100 : 1, kot je to značilno za Ghawar v Savdski Arabiji. Katranski pesek
ima slab neto izkoristek, približno 5 : 1 (Nate Hagens, 2008), medtem ko imajo oljni
skrilavci še slabši neto izkoristek, približno 2 : 1 ali manj (Cleveland in O’Connor,
2010). Torej, medtem ko so lahko enake količine nafte ujete v katranskem pesku in
oljnih skrilavcih kot v Savdski Arabiji, to še zdaleč ne pomeni, da so enake uporabne
količine in enako velika neto energijska razmerja. Niso niti približno enaka.
Kaj pa obnovljivi viri energije v grafu 7? Metanol, ki ga lahko predelamo iz biomase,
ima neto izkoristek energije nekje 2,6 : 1 (Cleveland, 1984), medtem ko biodizelska
goriva ponujajo neto energijski izkoristek med 1 : 1 in 4 : 1 (Russi, 2008). Etanol,
pridelan iz koruze, ima neto izkoristek malenkost boljši od 1 : 1 (Shapouri, 2001),
vseeno pa je pridobivanje goriv iz hrane zelo neetično in energijsko potratno. Če
poleg tega upoštevamo še izgubo rodovitne prsti, bi ta model predelave goriv morali
že zdavnaj opustiti.
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 14 od 46
Graf 7: Neto energija pridobljena iz obnovljivih virov
(Vir: Kubiszewski, 2010)
Če naredimo pregled vseh uporabnih tekočih goriv, naštetih zgoraj, vidimo, da so
približno vsa goriva na grafu na strmi črti eksponentne krivulje. Solarna in vetrna
energija sta sposobni višjih neto izkoristkov. Pomembno je omeniti, da ta dva vira
proizvajata električno energijo in ne tekočih goriv. Torej jih dejansko ne moremo
primerjati.
Če ne najdemo novih poti k povečanju neto energije obstoječim energijskim virom,
potem se bomo znašli v svetu z manjšim presežkom energije. Naši stroški v
energijske projekte bodo eksplodirali. To je samo moj pogled na dano situacijo.
Narave ni mogoče prelisičiti z neskončno eksponentno rastjo.
Kaj pa tako imenovano vodikovo gospodarstvo? Neto izkoristka dejansko ni, za
pridobitev vodika pa moramo vložiti več energije, kot je pridobimo iz vodika samega.
Čisti vodik na zemlji ne obstaja in ga moramo pridobiti iz drugih energentov
(elektroliza) ali iz zemeljskega plina. Torej je vodik energijska luknja in ne energijski
vir. To ni pesimizem, ampak drug zakon termodinamike.
4.4 Gospodarstvo in energija
Masivno obilje presežka energije je pripomoglo k bliskovitemu razvoju človeštva,
naše kompleksnosti in blaginje. Rast gospodarstva je odvisna od energije in ne
obratno. Dokazov o povezanosti gospodarstva in energije je veliko. Od vseh virov
energije najbolj izstopa nafta, ker je zaradi pogostosti uporabe v izdelkih in
transportu najbolj pomembna od vseh. Nafta je prepletena z našim načinom
življenja, mi pa nimamo niti približno podobnega nadomestila zanjo. Če smo naredili
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 15 od 46
tranzicijo iz lesa na premog in iz premoga na olje, nimamo nobenega naslednika, ki
bi lahko nadomestil nafto.
4.5 Živimo kot bogovi
Da bi razumeli, zakaj je nafta tako pomembna za naše gospodarstvo in naš
vsakdan, moramo razumeti, kaj dejansko naredi za nas. Cenimo jo zato, ker
namesto nas opravi delo. Na primer: vedno ko prižgemo 100-vatno žarnico, je to
enako, kot če bi imeli v kleti kondicijsko pripravljenega sužnja, ki bi preko pedal na
kolesu poganjal žarnico. Izračunano je bilo, da na dan porabimo toliko energije, da
bi potrebovali najmanj 50 sužnjev, ki bi poganjali kolesa 24 ur na dan. Ko se
usedemo v avto, je enako, kot če bi dejansko imeli sto konj v vpregi. Več kot najbolj
premožni kralji v naši zgodovini. Ampak niti kralj ni mogel prepotovati Zemlje v enem
samem dnevu, ne glede na njegovo bogastvo.
Koliko človeških ur je v enem litru nafte, našem najljubšem energentu? Če določeno
količino nafte nalijemo v avto, se odpeljemo od doma, vozimo, dokler nam ne
zmanjka nafte, potem pa izstopimo iz avta ter ga potiskamo nazaj do doma − to je
najboljši način, da si predstavljamo, koliko opravi liter nafte oz. določena količina.
Izračuni kažejo, da ena ameriška galona (3,785 litra) opravi od 350 do 500 človeških
delovnih ur (Spletni kalkulator). Če nafta opravi toliko dela, kako to ovrednotiti?
Koliko bi mi sami ovrednotili ceno litra nafte? Koliko je vrednih 350−500 fizičnih
delovnih ur? Predpostavimo, da nekomu plačamo 10 evrov na uro, da avto potisne
nazaj domov. V eno smer smo porabili 5 litrov nafte, kar je enako 560 delovnih ur,
da nam plačanec potisne avto nazaj domov. Znesek za opravljeno delo bi torej bil
približno 5600 evrov.
Poleg tega da nafta namesto nas opravlja delo, da nam olajša življenja tako, kot ga
ni v zgodovini človeštva še nikoli, je nafta pravi čudež še na drugih področjih: v
industrijskih procesih, kot so gnojila, plastični izdelki, barva, sintetična vlakna,
kemični procesi ter tudi poleti z letali. Ko pregledujemo potenciale drugih goriv,
vidimo, da so v večini nesposobni zapolnjevati naše potrebe.
Živimo kot kralji. Niti kralj ni imel možnosti kupiti dobrine preko interneta z enim
klikom in jo dobiti že naslednji dan iz drugega konca sveta. Temu bi Stari Grki rekli
moč boga.
4.6 Peak oil
V vsakem stanovanju je izziv najti eno stvar, ki ni prišla na svoje mesto s pomočjo
nafte. V našem gospodarskem modelu so naftna goriva vključena v vsak korak
gospodarstva. Večina dobrin je pridelana s pomočjo nafte ali pa je nafta bila
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 16 od 46
uporabljena vsaj v enem procesu te dobrine, kar nekaj pa jih je izdelanih
neposredno iz nafte. Tudi mi jemo hrano, ki je bila dostavljena s pomočjo nafte.
Brez konstantnega dovajanja energije bi se gospodarstvo zmanjšalo, prav tako
njegova kompleksnost. Ker je gospodarski sistem zgrajen na večnem
eksponentnem širjenju denarnih dolgov, si gospodarstvo zasluži našo pozornost.
Zakaj? Ker obstaja zelo velika verjetnost, da se bo sistem, ki se je širil eksponentno,
eksponentno tudi krčil. Zaskrbljujoče je dejstvo, da ko zmanjka energijskega viška, z
njim propade tudi gospodarstvo, in sicer z isto hitrostjo, kot je raslo, torej
eksponentno.
Nič ni bolj pomembno kot nadaljevanje našega načina življenja, naša zmožnost
ekstrakcije vedno večjih količin energije. Naš celotni gospodarski sistem je zgrajen
na predikciji, da bo prihodnost eksponentno večja. To je funkcija monetarnega
sistema, ki temelji na dolgovih. Jutrišnja rast je zagotovljena z današnjimi dolgovi.
Če rasti naslednji dan ni, kaj se potem zgodi z današnjimi dolgovi?
»Peak oil« prevečkrat opisujemo z zmanjkovanjem nafte. »Peak oil« pomeni
proizvajanje zmeraj več, dokler ne dosežemo vrha. Od vrha dalje pa ga pridobimo
vedno manj in manj. Ko dosežemo vrh »peak oil«, smo dejansko na polovici zaloge
najdišča. Drugo polovico nafte pa je vse težje spraviti na površje, kar pomeni, da
imamo manjši neto izkoristek kot v prvi polovici. Bolj kot se bližamo koncu druge
polovice, vse dražji je sod nafte v smislu časa in denarja. Če ne prej, se nahajališče
zapusti, ko dosežemo razmerje 1 : 1.
Najprej moramo nafto najti, da jo lahko začnemo črpati. Od odkritja naftnega
nahajališča in do največje možne proizvodnje preteče veliko časa. Za to poznamo
dva glavna vzroka: prvi je, da moramo postaviti ustrezno infrastrukturo, da lahko
nafto spravimo na trg (obdelovalne enote, naftovodi in naftna skladišča), drugi vzrok
pa je, da je potreben pazljiv pristop, da se naftno polje ne poškoduje, saj lahko s
prehitrim črpanjem izoliramo določene dele naftnega polja. Glede na topografsko
stanje naftnega polja lahko traja nekaj let ali desetletij, da dosežemo največjo
možno proizvodnjo.
Graf 8 nam pokaže, da so se svetovna naftna odkritja večala do leta 1960, od takrat
naprej pa svetovna naftna odkritja padajo eksponentno.
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 17 od 46
Graf 8: Globalna naftna odkritja
(Vir: Campbell, 2009)
Če moramo nafto najprej najti, preden jo lahko črpamo, potrebujemo kar nekaj časa,
da dosežemo največjo možno proizvodnjo. »Peak discoveries« je bil dosežen leta
1964. Iz tega sklepamo, da počasi prihaja »peak oil«. Glede na izkušnje drugih
držav, ki so že doživele »peak oil«, je vrzel med »peak discoveries« in »peak oil«
približno 40 let (1964 plus 40 je enako 2004).
4.7 Svetovni »peak oil«
Graf 9: Svetovna proizvodnja surove nafte
(Vir: (Energy information administration))
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 18 od 46
Graf 9 nam kaže, da je leta 2004 nafta dosegla vrh proizvodnje; to je točno 40 let
pozneje po »peak discoveries«. Zanimivo je tudi to, da je produkcija konvencionalne
nafte v letu 2004 in 2008 konstantna. Cena je narasla iz $50 na $147 na sod. Če je
kdaj obstajala močna pobuda k črpanju nafte, je to bilo zagotovo ob trikratno višji
ceni. Ampak proizvodnja nafte se ni povečala glede na signale trga. Zakaj ne? Ali je
možno, da je bila proizvodnja nafte že na svoji meji? Navdihujoče ob tem je, da smo
dosegli »global peak oil« točno 40 let po »peak discoveries«.
Če smo res tik pred zdajci, da občutimo pomanjkanje nafte, imamo pred sabo
predikcijo in ne problem. Na »peak oil« bi se morali pripravljati najmanj 20 let, da bi
lahko situacijo obvladovali. Upajmo, da nas podatki zavajajo. Vseeno bi se morali
odzvati, kot da je »peak oil« danes tu oz. že mimo nas.
4.8 Nafta in BDP
Poglejmo si razmerje med rastjo BDP in porabo nafte. Glede na to, da je
proizvedena nafta kar hitro porabljena (graf 10) (globalnih rezerv je za približno 50
dni), lahko za merjenje porabe nafte vzamemo proizvodnjo.
Graf 10: Produkcija nafte in globalni BDP
(Vir: (Global GDP: Central Intelligance Agency World Fact book, 2007) & (Global Oil
Production: Energy Information Administration, 2012))
Med letoma 1985 in 2003 sta bili rast BDP in porabe nafte bila približno enaki.
Markirajmo jo kot »stopnjo 1«. Med letoma 2003 in 2007 pa se je zgodilo nekaj
posebnega − rast BDP se je pospešila, kar bomo označili kot »stopnjo 2«. Razlika
med rastjo BDP in porabo nafte je torej očitna.
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 19 od 46
Razlog za takšno razliko je eksplozivna rast dolgov − »kreditov«, ki so bili ustvarjeni
na lažnem videzu svetovne rasti BDP. Lažnem zato, ker večna kreditna rast ni
trajnostna in se slej ko prej sesuje z isto hitrostjo, kot je rastla. Večina rasti BDP
med leti 2003 in 2007 je posledica enormnih količin rasti v papirnati obliki, kar pa ni
pravo proizvajanje, ki ga gospodarstvo potrebuje. Združba Lehman Brothers je v
tem obdobju rasla eksponentno, ampak njihova papirnata igra se je sesula, kar je
pokazalo, da je bila rast samo iluzija. Prav tako velja za druge propadle firme, kot je
npr. AIG; njihova rast je bila privid.
Tabela 2 primerja letno rast v uporabi nafte z rastjo BDP. Tabela prikazuje letno rast
v obdobjih za BDP in nafto ter njuno razmerje.
Rast v letih Nafta BDP Razmerje
1985−2007 1,6 % 6,8 % 0,24
1985−2003 1,5 % 5,3 % 0,27
2003−2007 1,4 % 10,2 % 0,14
Tabela 2: Razmerje med letno rastjo porabe nafte in BDP ter njuno razmerje
(Vir: Izhaja iz grafa 10)
Če za našo referenco vzamemo obdobje 1985 do 2003 (izključuje zadnji stadij
kreditnega balona), vidimo, da je vsakih 5,3 odstotka rasti v BDP povezanih z 1,5
odstotka rasti v naftni porabi. Dobimo razmerje 0,27, kar pomeni, da za vsak 1
odstotek rasti v BDP dobimo 0,27 odstotka rasti v porabi nafte.
Iz tabele je tudi vidno, da smo v tem obdobju (2003–2007) imeli neverjetno 10-
odstotno globalno rast. Ta neverjetna rast bi pomenila podvojitev BDP v samo
sedmih letih, če bi se nadaljevala. Če povzamemo, kaj smo se naučili iz poglavja
»nevarnost eksponentne funkcije«, lahko ugotovimo, da bi v dodatnih sedmih letih
porabili več energije in dobrin kot v celotni zgodovini človeštva. Če upoštevamo, kaj
smo se naučili iz poglavja »Peak oil« o močni povezavi med porabo nafte in
gospodarsko rastjo, se lahko vprašamo, kako je to sploh možno
Torej je 10-odstotna rast gospodarstva očitno nevzdržna. Namesto tega lahko
sumimo, da se bodo naši monetarni in fiskalni organi zadovoljili z bolj skromno
rastjo, recimo 5 odstotkov, da bi vzdržali širitev velikanskega kreditnega balona z
odstotno rastjo iz let 1985–2003. Realnost je na žalost čisto drugačna. Na svetu ne
bo zadostnih količin surove nafte, da bi lahko vzdržali takšno rast.
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 20 od 46
4.9 Poraba nafte
Da še bolj potrdimo pomembnost nafte za naš vsakdan, je najbolje, da pogledamo
vpliv na trenutno najhujšo svetovno gospodarsko krizo v 70. letih porabe nafte.
Globalna trgovina se je v letu 2009 v večini držav skrčila za 20 do 40 odstotkov,
nekatere države so zabeležile padec BDP v visokih številkah, poraba nafte pa ni
padla niti približno toliko kot BDP.
V marcu 2009 je IEA (International Energy Agency) za to leto ocenila porabo nafte
na 84,4 milijona sodčkov na dan, torej 1,5 odstotka manj kot leto prej (Oil Market
Report, 2009). Medtem ko je 1,5-odstotni padec med enimi izmed največjih
zabeleženih padcev, to pomeni le majhen del padca glede na druga področja
ekonomske porabe. Poraba nafte je precej elastična; v ZDA je poraba naftnih
derivatov padla za samo za 4,1 odstotka od vrha porabe iz leta 2008 do 2010.
Zagotovo je to eden večjih padcev v zgodovini. Ampak padec ni tako drastičen − še
zmeraj je poraba naftnih derivatov enaka tisti iz obdobja 2003. Poraba nafte je za
gospodarstvo pomembna veliko bolj, kot se mnogi zavedajo.
Lahko rečemo, da se glede porabe nafte sploh ne moremo pogajati, saj je
nepogrešljiv element za naša življenja. Medtem ko večina ljudi lahko zapravi manj
za nepotrebne stroške, kot so večerje v restavracijah, nakupovanje novih oblačil ali
nove hiše, tega ni moč narediti z uporabo naftnih derivatov. Ne moremo skrajšati
razdalje med našim domom in službo. Posledično takšne spremembe zahtevajo
preselitev bližje kraju službe. Prav to naftnim gorivom daje njihovo možnost
elastičnosti.
Če je raba naftnih derivatov relativno robustna in neobčutljiva glede na gospodarske
probleme, kaj je potem s proizvodnjo?
4.10 Naftna proizvodnja
V novembru leta 2008 je IEA izdala študijo WEO za leto 2008 (World Energy
Outlook, 2008). V tej študiji je zelo pomemben podatek, ki ga lahko povežemo s
»peak oilom«. Pred letom 2008 so študije izvajali nekoliko drugače. Porabo nafte so
izračunavali kar na podlagi BPD-ja, torej na ocenah rasti za tekoče leto. Z drugimi
besedami, porabo so modelirali na dejstvu, koliko energenta (nafte) bo
gospodarstvo porabilo in ne koliko ga lahko dejansko proizvedemo. 2008 so
izračune začeli izdelovati po novi metodologiji. Nova metodologija je vključevala vsa
velika naftna črpališča, približno 800 takih črpališč obstaja, in potem so si zastavili
čisto drugačno vprašanje: »Koliko nafte lahko proizvedemo?«
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 21 od 46
Odgovor je, kot se je pokazalo, veliko manj, kot so govorile vse prejšnje ocene. Pred
tem je IEA ocenjevala produkcijo na 130 milijonov sodčkov na dan do leta 2030,
študija leta 2008 pa je pokazala, da je ta številka samo 106 milijonov sodčkov na
dan, kar je pomenilo ogromen 19-odstotni padec. Za skoraj vsak peti sod, za
katerega smo mislili, da obstaja, sedaj vemo, da ga nikoli ne bomo videli. Še bolj
pomembno pa je, da je študija razdelila naftno proizvodnjo na več različnih delov
glede na način proizvodnje, kot je konvencionalna in »deep water« (naftna črpališča
na morju). Pokazalo se je, da proizvodnja iz sedaj delujočih naftnih polj pada od leta
2005.
Zakaj je ta izjava tako zastrašujoča? Zato, ker je nafta iz trenutno obstoječih naftnih
polj evfemizem za »poceni in lahko dostopno nafto« ali »visoki neto izkoristek«.
Torej je poceni in lahko dostopna nafta dosegla vrh proizvodnje. IEA je ocenila, da
smo že v negativnem naklonu, kar se tiče konvencionalne nafte (nafta z visokimi
neto izkoristki). Ta nafta je poganjala naše gospodarstvo minula desetletja. O tej
izjemni novici bi morali vsi svetovni mediji na veliko razpravljati. O tem pa ni ne duha
ne sluha. Lahko se vprašamo, zakaj (monopol medijev, s čimer se v tej diplomski
nalogi ne bom ukvarjal). Se pa o tem na veliko razpravlja v blogosferi.
Drugo neverjetno zanimivo dejstvo iz te študije je, da bo vsa nova naftna
proizvodnja prišla iz naftnih polj, ki sploh še niso bila odkrita in razvita. S prispevki
nekonvencionalne nafte večina te nafte izhaja iz Kanadskega katranskega peska in
drugih podobnih depozitov nafte. Te nafte pa ne moremo pridobiti enako odgovorno,
z enakimi neto izkoristki kot prejšnje najdbe visoko kakovostne in lahko dostopne
nafte. Ne le to, da ima katranski pesek izredno majhen neto izkoristek, upoštevati
moramo uničenje edinstvenih kanadskih arktičnih gozdov.
Pridobivanje nafte iz tako imenovanih katranskih peskov se je npr. v Kanadi
pokazalo kot izjemno kapitalno-intenzivno in uničujoče do okolja, kot je bilo prvotno
mišljeno. Veliko teh projektov je bilo ustavljenih, zapuščenih ali prestavljenih zaradi
padanja cen nafte in uničujočih posledic na okolje po krizi leta 2008. Preprosto lahko
ocenimo, da bodo ocene o količini pridobljene nafte in stroški takšnega pridobivanja
nafte zaradi pomanjkanja financiranja in okoljskih skrbi veliko večji.
Zadnja senzacija študije WEO 2008 je bila ocena IEA, da je odstotek padanja
obstoječih naftnih polj 6,7. Spet se soočamo z neverjetnimi dejstvi. To 6,7-odstotno
padanje pomeni, da bodo obstoječa naftna polja izgubila polovico proizvodnje v 10
letih. Odstotek zavzema vsa naftna polja, skupaj z OPEC-naftnimi polji, ki imajo zelo
visok neto izkoristek in so trenutno v zelo dobrem stanju, ter druga naftna polja, ki
so v Mehiki in na Norveškem, kjer so zaznali padanje proizvodnje v dvomestnih
številkah.
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 22 od 46
Ti podatki nam povedo, da se padec proizvodnje obstoječih naftnih polj odvija veliko
hitreje, kot je bilo pričakovano leta 2007. Svetovna pričakovanja o tej temi stalno
zaostajajo za realnimi vrednostmi.
4.11 Obstoječa naftna polja v zatonu
Glede na ocene IEA lahko pričakujemo, da bodo obstoječa naftna polja proizvedla
18 milijonov sodčkov na dan manj v naslednjih petih letih. V letu 2009 smo
proizvedli 84 milijonov sodčkov na dan, do leta 2015 brez novih naftnih polj pa bo
proizvodnja padla na 66 milijonov sodčkov na dan.
Na srečo prihajajo novi projekti, ki bodo zapolnili to vrzel. Ameriško podjetje CERA
(Cambridge Energy Research Associates, 2012) je opravilo študijo vseh
individualnih naftnih polj, ki bodo vključena v proizvodnjo do leta 2015. Študija je
pokazala, da bodo proizvedli 7,6 milijona sodčkov na dan, kar je zelo malo. Ko to
povzamemo, vidimo, da imamo razkorak med tem, kaj bi svet teoretično potreboval
(poraba), in tem, koliko nafte lahko proizvedemo. Glede na trenutne padce
proizvodnje bomo do leta 2015 potrebovali dodatnih 10 milijonov sodčkov na dan.
Pozabimo na novo globalno rast. Svet potrebuje dodatnih 10 milijonov sodčkov na
dan do leta 2015, da se lahko izognemo negativni rasti. Kot pa smo videli, naš
eksponentni monetarni sistem ni ravno kompatibilen z negativno gospodarsko
rastjo.
Padec proizvodnje na obstoječih naftnih poljih 18,000,000
Nova proizvodnja 7,600,000
Vrzel brez gospodarske rasti -10,400,000
Vrzel s 3-odstotno gospodarsko rastjo -13,208,632
Vrzel s 4--odstotno gospodarsko rastjo -14,169,842
Vrzel s 5-odstotno gospodarsko rastjo -15,144,224
Vrzel z 10-odstotno gospodarsko rastjo -20,212,876
Tabela 3: Naftna vrzel glede na gospodarsko rast
(Vir: Lasten)
Če nam uspe s 3-odstotno gospodarsko rastjo, to pomeni, da potrebujemo 13
milijonov sodčkov na dan. Ko enkrat razumemo geološke omejitve in inženirske
ovire, ki so zajete v dodatni proizvodnji 13 milijonov sodčkov na dan, to postane
nemogoča naloga.
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 23 od 46
V letih 2009 in 2010 so različne vladne in industrijske združbe pričele opazovati
enake potencialne proizvodne luknje: The industry Taskforce on Peak Oil (VB),
Lloyds of London, angleški parlament, ameriško sodstvo za obrambo, nemška
vojska in celo kralj Savdske Arabije, ki je predlagal, da bi bilo smotrno pustiti nekaj
dragocene nafte za prihodnje generacije.
V nobenem primeru pa ni niti eno poročilo povezalo točke med gospodarstvom in
energijo. Dejansko je samo vprašanje časa, kdaj.
4.12 Peak izvoz
Najbolj pomembno vprašanje ni, kdaj točno dosežemo »peak oil«, dejansko je
nekoliko moteče. Izredno pomemben gospodarski dogodek se bo zgodil, ko bomo
dosegli vidno pomanjkanje med proizvodnjo in porabo.
Geolog Brown (Brown, 2012) je razvil zelo preprosto in pametno metodo za
razmišljanje o porabi in proizvodnji, ki jo je poimenoval »export land model«.
Hipotetično predpostavimo, da imamo državo, ki proizvede 3 milijone sodčkov na
dan, porabi 1 milijon sodčkov na dan, drugo izvozi. Sedaj pa predpostavimo, da
naftna polja te države preidejo v stopnjo upadanja proizvodnje z zmernim padcem 5
odstotkov. Po 10 letih namesto 2 milijonov sodčkov na dan ta država izvozi samo še
0,89 milijonov sodčkov na dan. Država ne more izvažati, česar zaradi upadanja
proizvodnje nima več. Sedaj pa predpostavimo, da se je interna poraba te države
povečala za 2,5 odstotka na leto. Kaj se zgodi z izvozom v tem primeru, ko se
interna poraba veča, izvoz pa manjša? Po tem scenariju bo izvoz v sedmih letih
padel na 0.
To nam prikaže čudež eksponentne funkcije v negativnem smislu, ko je izvoz
prikrajšan iz obeh strani: s strani proizvodnje in interne porabe. To pa ni le izmišljen
scenarij, to se dogaja vsem izvoznim državam na svetu. Za primer vzamemo
Mehiko, tretjega največjega dobavitelja ZDA v letu 2009. Proizvodnja pada,
povpraševanje se veča. Njihovega izvoza do leta 2015 ne bo več (odvisno od
razmer v gospodarskem okolju). Ko se to zgodi, bodo morale ZDA na svetovnem
trgu najti novega dobavitelja nafte, da nadomestijo izgubljen uvoz. Toda globalno
tekmovanje za preostale vire bo zelo verjetno kar omejeno.
Morda pa je globalna proizvodnja že dosegla svoj vrhunec. Tukaj je potrebno še
veliko razprave. Če se opremo na ocene iz leta 2005, bomo nekje v 30-letnem
obdobju dosegli vrhunec proizvodnje. Najbolj nas mora skrbeti dan, ko bomo
potrebovali več nafte, kot je proizvedemo. To bo dogodek, ko se bo naftni trg za
zmeraj spremenil in po vsej verjetnosti zelo hitro reagiral. Najprej bomo videli velike
dvige cen – to zagotovo. Za tem pa bomo doživeli masovne prekinitve v dobavi
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 24 od 46
hrane, enako kot v letu 2008, ko je veliko držav ukinilo izvoz hrane. Enaka dinamika
nacionalnega kopičenja hrane se bo ponovila zaradi naftnega trga. Ko se to zgodi,
nas ne bo več strah visokih cen, ampak pomanjkanja dobrin, še posebej hrane.
4.13 Grda stran eksponentne funkcije
Če pomislimo na vse navedene eksponentne grafe, vidimo, kako se bližamo koncu.
Teoretično ni nič narobe, če živimo v svetu eksponente rasti, dokler ta isti svet nima
mej. Vendar pa imajo eksponentne funkcije ogromen pomen, ko pridejo do
fizičnih/energijskih mej. Vemo, da je nafta omejen vir, zato bi se morali zavedati, da
bomo nekega dne ostali brez nafte. Vsi podatki nakazujejo, da smo že dosegli
eksponentni vrh.
Tukaj se nam pojavijo naslednja vprašanja: Kaj če naš sistem temelji na
eksponentni gospodarski in monetarni rasti samo zaradi obilja energije, torej nafte,
in ne zaradi prefinjene človeške evolucije? Kaj če je naša bogata socialna
kompleksnost in vsi trilijoni evrov bogastva in dolgov samo odraz presežka energije
izčrpanega iz tal? In če, kaj se zgodi z našim bogastvom, gospodarsko
kompleksnostjo in socialnim redom, ko ne moremo več zagotoviti eksponentne
potrebe po energiji? Kaj se zgodi po tem?
Graf 11: Kratka zgodovina nafte
(Vir: Lasten)
Imamo se pravico spraševati, kaj se bo zgodilo (in ne, če se bo, ampak kdaj se bo),
ko bomo doživeli padec v kakovosti in količini izčrpane nafte. Kaj se bo zgodilo z
eksponentnim monetarnim sistemom, ki temelji na večnih dolgovih v obdobju
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 25 od 46
pomanjkanja neto energije? To so zelo pomembna vprašanja, na katera nimamo
odgovorov, samo ideje in špekulacije.
Graf 11 pokaže ekstrakcijo nafte v 4000-letnem obdobju. Sedaj se moramo vprašati,
kaj lahko v prihodnosti pričakujemo od našega monetarnega sistema, ali je osnova
sistema pravilno nastavljena in kakšno je naše mišljenje glede njega. Kaj če so naše
domneve, da »prihodnost gospodarstva ne bo le večja, ampak eksponentno večja«,
napačne?
5 PREMOG, JEDRSKA IN ALTERNATIVNA ENERGIJA
Gospodarstvo, na katerega smo se navadili skupaj z našim pogledom na bogastvo v
obliki delnic, obveznic in drugih vrednostnih papirjev, temelji na konstantnem
eksponentnem prilivu energije in drugih virov. Brez konstantne rasti v porabi
energije za vzdrževanje vse skupaj postane nemogoče. Vprašati se moramo, kako
verjetno je, da bi lahko kakšen drug vir zamenjal nafto.
Razširjeno mišljenje po celotni politični sferi je, da bomo preprosto naredili prehod iz
nafte na kombinacijo nuklearne energije ter povečane porabe premoga ali
alternativnih virov energije, kot sta vetrna in sončna ali celo bionafta iz alg. Medtem
ko bodo vsi ti viri energije imeli zelo pomembno vlogo v bližnjem pomanjkanju nafte,
nihče izmed njih posamezno ali v kombinaciji ne more zadovoljiti energijske vrzeli, ki
bo nastala zaradi pomanjkanja nafte. Izziv ne bo samo nadomestiti, česar bo
zmanjkalo, ampak vsako leto povečati energijsko proizvodnjo, ki ga naš gospodarski
sistem zahteva. Preprosta matematika v kombinaciji z realnostjo časa, velikostjo in
stroški nam ponazarja, zakaj je to nemogoče.
5.1 Preprosta matematika
Energijo poznamo v različnih oblikah. Za lažjo predstavo je najbolje, da vse različne
vire ovrednotimo v enaki enoti, torej v vatnih urah (Wh).
V letu 2009 je svet proizvedel in porabil 84,4 (Petroleum (Oil) Production, 2010)
milijona sodčkov nafte na dan (msd), to je ekvivalentno 52,4 biljarde Wh energije.
Predpostavimo, da želimo dobiti enako količino energije iz drugih virov. To bi bilo
enako kot:
Več kot 6,800 nuklearnih reaktorjev z enako povprečno močjo kot sedanjih
104 reaktorjev v Ameriki.
Skoraj 6 milijonov novih 1-megavatnih vetrnih turbin (s konstantnim idealnim
vetrom brez upoštevanja vzdrževanja), oz. 17 milijonov, če upoštevamo
realistične pogoje.
Skoraj 13 milijonov hektarjev, pokritih s fotovoltaičnimi celicami
(predpostavimo, da so postavljene na idealnih lokacijah).
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 26 od 46
Več kot 16 milijard hektarjev kmetijske obdelovalne zemlje, pretvorjene za
uporabo biogoriv, kar predstavlja 135 % svetovnih kmetijskih površin
(Martenson, 2011).
Podatki predstavljajo porabo energije samo v letu 2009. Predpostavimo, da
povečamo porabo naftne energije za 1,0 odstotek na leto do leta 2030, kot to
predpostavlja IEA (2010). Vse številke zgoraj se morajo povečati za 26 odstotkov do
leta 2030. Tukaj je še rast povpraševanja električne energije, ki je v kalkulaciji nismo
upoštevali. Namen izračuna je bil, da upoštevamo naftno porabo.
Jasno je, da ni potrebe po takojšni zamenjavi vse energije, ki jo trenutno pridobimo
iz nafte, saj nam nafte ne bo zmanjkalo čez noč, ampak je bomo pridobivali vedno
manj in manj. Številke zgoraj so samo za uporabno predstavo, koliko energije
pridobimo iz nafte in koliko nuklearnih reaktorjev ali alternativnih virov bi potrebovali,
da to energijo nadomestimo.
Bolj realno bi bilo, če predpostavimo, da bomo dosegli maksimalno proizvodnjo
nafte leta 2015 in da je naš cilj zgolj nadomestiti količino izgubljene proizvodnje. Za
ta scenarij predpostavimo 5-odstotni padec stopnje izčrpavanja za obstoječa naftna
polja (IEA je ocenila padec 6,7 odstotka) in velikodušno predpostavimo, da ima
OPEC (5 msd) proste zmogljivosti. Irak bo proizvedel 9,5 msd do leta 2019 (skoraj
500-odstotna povečana proizvodnja od današnjih vrednosti) in dodatnih 15 msd za
nove bodoče projekte v naslednjih 7 letih, kar vse skupaj nanese 30 (msd) nove
primarne proizvodnje. Ampak tukaj moramo dodati še dodatnih 1,3 odstotka naftne
rasti vsako leto, da imamo enako rast, kot smo jo imeli zadnjih 20 let.
Ne smemo pozabiti, da je namen vsega tega realna ponazoritev, ali lahko ponovimo
pogoje naslednjih 20 let enakim prejšnjih 20 let, kar pomeni, da bomo morali
konstantno večati našo porabo energije vsako leto, tako kot v preteklosti. Pot
našega eksponentnega gospodarstva bo od nas zahtevala relativno neopazno
tranzicijo od enega vira energije (nafta) k nekakšni kombinaciji drugih virov. Ali lahko
to naredimo? Kakšna je matematika?
Scenarij za leto 2019, če upoštevamo, da se bo proizvedlo 30 msd, je, da
potrebujemo:
več kot 200 nuklearnih reaktorjev vsako leto naslednjih 40 let ali
približno 200.000 novih vetrnih elektrarn vsako leto (proizvodnje 1,700 TWh)
(World Wind Energy Association, 2012) ali
več kot 400.000 hektarjev površin, pokritih s fotovoltaičnimi celicami, ali
500 milijonov hektarjev kmetijske zemlje, namenjene biogorivom.
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 27 od 46
Očitno je, da lahko izkoristimo nekakšno kombinacijo med vsemi štirimi možnimi viri.
Če pa jih obravnavamo individualno, nam to pomaga ilustrirati velikost problema.
Dejstvo je, da naš transportni sistem temelji izključno na naftnih derivatih in da
trenutno ni kompatibilen z električno energijo. Same številke nobenega od naštetih
alternativnih virov ne zgledajo obetajoče, ampak vse je mogoče.
Poglejmo si realnost.
5.2 Realnost – čas, velikost, stroški
Ljudje, ki upajo na tehnološke rešitve, velikokrat spregledajo realnost v tranziciji na
nov tehnološki energijski vir. Obstajajo pomembna vprašanja časa, velikosti in cene
takšnih projektov. Zgoraj smo uporabili preprosto matematiko, da smo ponazorili
velikost predikcije.
Lahko bi rekli, da zelo podcenjujemo iznajdljivost ljudi. Ampak iznajdljivost ne more
premagati fizikalnih zakonov vesolja. Vsakdo iz podjetniških sfer ve, kako težko je
nek dosežek iz laboratorija prenesti na pilotni načrt in potem vse to udejanjiti na
veliki operativni ravni.
Zgodovinsko gledano so tranzicije iz enega vira na drug vir bile zelo drage in
dolgotrajne. Globalna poraba energije v devetnajstem stoletju je bila dominirana z
biomaso in ne premogom, šele leta 1964 je nafta prevzela glavno vlogo v
transportnem sistemu. Celo 20- ali 30-odstotni delež v nacionalnem energijskem
trgu nov energent potrebuje več desetletji, da se razvije. Vsaj zgodovinsko gledano
je bilo tako (Smil, 2010).
Del razloga so stare oblike energije, ki imajo izjemno inštalirano kapitalsko osnovo,
te pa se morajo amortizirati. Za primer, ko so ladijske flote prešle iz vetra na
premog, so jadrnice počasi opuščali in jih nadomeščali s parniki. Nihče ni hotel
zavreči svoje ladje na veter in kupiti parne samo zato, ker je bila na voljo nova
tehnologija; ekonomično ne bi bilo smiselno. Enako je potekala tranzicija iz kočij na
avtomobile. Če torej želimo tranzicijo iz vseh naftno gnanih avtomobilov na
električne avtomobile, bi potrebovali več desetletij. Nova vozila z notranjim
izgorevanjem pa bi lastniki želeli izkoriščati najmanj dve desetletji. Potrebovali bi
polnilne enote za električne avtomobile ter posodobitve električnega omrežja, da bi
lahko zagotovili nemoteno oskrbo.
Drugi razlog, zakaj je energijska tranzicija tako dolga, je preprosto velikost takšnega
projekta. Tudi če se svet enoglasno odloči, da potrebujemo 1,000 nuklearnih
elektrarn (in to takoj), bi še zmeraj potrebovali desetletja, da bi jih dokončali. Zakaj?
Ker na svetu ne obstaja toliko proizvajalcev reaktorskih sredic. Torej bi najprej
morali zgraditi proizvodne objekte. Na razpolago ni zadostnega števila treniranih
inženirjev za montažo reaktorjev in vodenje, izobraževanje pa traja nekaj časa. Vsi
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 28 od 46
svetovni rudniki skupaj ne bi uspeli proizvesti takšne količine urana. Locirati bi
morali nova nahajališča urana in zgraditi rudnike, za to pa bi spet potrebovali veliko
časa.
V vsakem primeru energijske tranzicije potrebujejo več desetletij. Danes ni
nobenega razloga pričakovati drugačnega razpleta. Edini način, s katerim bi lahko
zmanjšali čas tranzicije, bi bilo vladno poseganje v proste trge in projekte, kot so bili
Apollo projekt, Manhattan projekt, kitajske železnice in drugi.
5.3 Nuklearna opcija
Glede na trenutne skrbi glede ogljika v atmosferi in tehnoloških napredkov v
nuklearnih reaktorjih nuklearna energija še zmeraj ne more prevzeti glavnega
položaja in nas rešiti pred pomanjkanjem nafte. Svojo vlogo bo odigrala, ampak ta
vloga ne bo glavna.
Na svetu je dobrih 440 nuklearnih reaktorjev. Kitajska ima v načrtu do leta 2030
dokončati 33 nuklearnih reaktorjev, trenutno pa se jih gradi 61 v 16 različnih državah
WNA (World Nuclear Association) (European Nuclear Society, 2012).
Prvo vprašanje, ki si ga moramo zastaviti, preden zgradimo nuklearno elektrarno, je:
»Od kod bo prišlo gorivo za to elektrarno«? Elektrarne potrebuje konstanten vir
goriva, torej je zagotovitev zadostnih količin goriva zelo pomembna naloga.
Ko pride do oskrbovanja nuklearnih elektrarn z gorivom, naletimo na problematiko.
Kitajci že odkupujejo in kopičijo ogromne količine urana za njihove elektrarne (Ying
in Duce, 2010), ker so to tematiko predelali in se zavedajo, da bo v prihodnosti
težava z dobavo goriva. Francozi in Američani, dve državi z največ nuklearnimi
reaktorji (leta 1980 sta obe državi dosegli »peak« proizvodnjo urana), imata le še
skromne rezerve nizkorazrednega urana.
Največje znane rezerve urana na svetu so v Kazahstanu, Kanadi in Avstraliji
(Uranium Mining, 2010). Zgodba postaja zelo podobna naftni zgodbi. Visoko
kakovostno in najdostopnejšo rudo smo v večini že izkopali, ostajajo še samo
razredčene količine in težko dostopne rude. Visoko kakovostna ruda, kot jo najdemo
v Kanadi, ima tudi do 20 odstotkov čistosti (Energy Watch Group, 2006), večina
svetovne rude pa ima od 1 do 0,1 odstotek čistosti. Nekateri depoziti, označeni kot
dokazljive rezerve, pa imajo čistost manj kot 0,01 odstotek, kar je dvatisočkrat manj
kot rude v Kanadi.
V letu 2006 so 104 ameriške nuklearne elektrarne kupile 30 milijonov kilogramov
urana, od tega jih je samo 5 milijonov kilogramov prišlo iz domače proizvodnje,
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 29 od 46
preostanek pa iz tujih virov. Zadnje desetletje so svetovne nuklearne elektrarne
pridobivale svoj uran iz razgrajenih ameriških in ruskih jedrskih konic, 13 odstotkov
(World Nuclear Association, 2009) svetovnega urana prihaja iz programa
»Megatons to Megawatts« (2010).
Če ZDA trenutno ne morejo zadovoljiti potrebe svojih 104 nuklearnih elektrarn,
koliko upanja potem lahko imamo v idejo, da bi zgradili na stotine novih v naslednjih
letih? Tudi če ZDA uspejo podvojiti količino nuklearnih elektrarn, bi to pomenilo le
16-odstotno oskrbo električne energije. Predpostavimo, da povpraševanje po
energiji ostane enako do izgraditve elektrarn, kar pa je malo verjetno.
Da bi na svetovni ravni naredili prehod na nuklearno energijo nad trenutno
proizvodnjo, moramo najprej ugotoviti, od kod bomo dobili uran. Kratek odgovor je,
da ne bo prišel iz konvencionalnega rudarstva, saj ima industrija že sedaj velike
probleme s proizvajanjem zadostnih količin za že obstoječe elektrarne. Rudarska
industrija ne more zadovoljiti podvojitev potreb po uranu, kaj šele 18-kratnik, ki bo
nastal zaradi naftne vrzeli, ki je posledica »peak oila«.
Nekateri zagovorniki jedrske energije se obračajo na idejo »Fast Breeder Reactors«
(2010) – hitri oplodni reaktorji, ki delujejo na gorivo torij (torija je glede na uran v
izobilju). Teoretično bi lahko takšni reaktorji zadovoljili energijske potrebe za
naslednjih tisoč let. Ampak na svetu obstaja le nekaj eksperimentalnih hitrih
oplodnih reaktorjev malih moči za demonstracijske namene; eden je v Indiji, eden na
Japonskem in dva v Rusiji. Dejstvo pri teh reaktorjih je, da vse skupaj zelo lepo
zgleda na papirju, ampak se je pokazalo, da so dejansko operativna nočna mora.
Ogrožena pa je tudi nacionalna varnost, saj proizvajajo plutonij, če delujejo na uran,
in uran 233 (material, iz katerega je mogoče pridobiti nuklearno bombo), če delujejo
na torij.
Ali so hitri oplodni reaktorji dobra ideja ali ne, je relativno nepomembno vprašanje,
sploh če pomislimo, da dejansko ne obstaja noben komercialni reaktor te vrste ne
na načrtih, kaj šele v procesu izgradnje.
5.4 Premog
Poznamo več vrst premoga glede njegove uporabnostne in kurilne vrednosti; najbolj
zaželen premog je sijoč, trden, črn antracitni premog, ki vsebuje 92 do 98 odstotkov
ogljika in ima visoko kurilno vrednost (od 26 do 33 MJ/kg) (Wikipedia), proizvede
največ toplote, vsebuje majhne vrednosti vlage in je zelo cenjen v industriji jekla. Za
antracitneim premogom sledi bituminozni premog. Ta ponuja nekaj manj energije na
kilogram, temu pa sledita sub-bituminozni premog in nazadnje lignit. Ta ima slabo
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 30 od 46
kurilno vrednost, veliko vsebnost vlage in dejansko nima nobene druge uporabe kot
za gorivo v termoelektrarnah.
Najbolj zaželen antracitni premog, ki je nastajal stotine milijonov let, smo v večini
izkopali in porabili v obdobju 100 let. Antracitnega premoga torej ni več. Ko smo
porabili antracitni premog, smo se lotili druge najboljše možnosti, torej
bituminoznega premoga.
Graf 12: Proizvodnja premoga glede na tip oz. kakovost
Vir: (Energy information administration)
Vrh proizvodnje bituminoznega premoga smo dosegli leta 1990. Torej smo porabili
tudi ta premog in prešli na tretjo najboljšo možnost, sub-bituminozni premog. Počasi
prehajajo na porabo lignita, ampak ne prej, preden ne bomo dosegli »peaka« s sub-
bituminoznim premogom.
Sledi pa najbolj zanimiv del. Toplotna vsebina premoga pada s kakovostjo premoga.
Če primerjamo neto energijo izkopanega premoga namesto izkopa v tonah, dobimo
zelo drugačno sliko. Kopljemo vedno več premoga in pridobivamo vedno manj neto
energije. Količina ni tako pomembna, kot je pomembna kakovost premoga.
Najprej smo izkopali najbolj zaželen premog in pustili premog z manjšo toplotno
vsebino ter težje dostopen premog za kasneje.
-
ICES – Višja strokovna šola Diplomsko delo višješolskega strokovnega študija
Marko Petelin: Nevzdržna prihodnost našega gospodarstva in okolja stran 31 od 46
Agencija IEA v svoji študiji WEO (World Energy Outlook 2011) predvideva, da bo
povpraševanje po premogu za vse potrebe naraslo za 47 odstotkov med letoma
2008 in 2030. Glede na dejstvo, da neto energija premoga pada (kakovost), lahko
rečemo, da se bodo morale rudarske operacije izredno povečati, samo da
zadovoljijo začrtano rast v povpraševanju premoga za pridobivanje elektrike. Ali
lahko rudarske operacije tako povečamo in tako hitro, je odprto vprašanje. Premog
ni neusahljiv, ampak omejen vir, katerega »peak« ni niti desetletje stran.
Kitajska je v letu 2010 zgradila ekvivalentno 1 gigavat močno termoelektrarno na
teden (Fairley, 2007) in porabila 50 odstotkov vsega porabljenega premoga na svetu
(Mearns, 2010). Glede na to, da je Kitajska podvojila svojo energijsko porabo v letih
2000 in 2008, in glede na trenutne načrte v nadaljevanju izgradenj termoelektrarn