A patra tranziție energetică și durerile facerii

Istoria civilizației umane este și o istorie a tranzițiilor energetice – o suită de tehnologii disuptive care au marcat indelebil stadii distincte de dezvoltare economică, socială, culturală etc. În principiu, umanitatea a cunoscut trei tranziții energetice majore și se chinuie acum să dea startul celei de-a patra.

Prima a fost stăpânirea focului, care a permis oamenilor eliberarea de energie primită de la soare prin arderea biomasei, a cărei cantitate era limitată de fotosinteză. Cu ajutorul focului, oamenii au început să mănânce mai bine, să locuiască mai confortabil și să se apare mai eficient de animale. Stăpânirea focului a însemnat una dintre cele mai impresionante reușite ale speciei noastre, separând definitiv oamenii de restul mamiferelor cu aprox. 800.000 ani în urmă.

A doua tranziție a avut loc acum 10.000 -12.000 ani, odată cu inventarea agriculturii, care a transformat și concentrat energia solară în hrană (energie chimică). Trecerea de la căutarea itinerantă a hranei la producerea ei sedentară, cuplată cu domesticirea animalelor, a eliberat oamenii pentru alte activități decât subzistența și a condus la nașterea marilor culturi, societăților organizate și a conștiinței istorice. În această a doua perioadă, care s-a încheiat cu doar câteva secole în urmă, animalele din gospodării și populațiile umane mai mari furnizau și ele energie, sub forma puterii musculare.

A treia tranziție energetică, de la combustibili biologici și puterea animală la combustibilii fosili, a creat lumea modernă de azi și prima civilizație globală adevărată. Revoluția industrială – emblema majoră a acestei tranziții – a fost revoluția cărbunilor, petrolului, gazelor naturale și a mașinilor care au folosit acești combustibili pentru a produce energie electrică, termică sau cinetică.

În prezent, lumea se confruntă cu cea de-a patra tranziție energetică: o renunțare subită, în doar câteva decenii, la combustibilii fosili, și înlocuirea lor cu surse de energie care nu emit dioxid de carbon. Practic, se revendică o întoarcere în timpurile pre-industriale printr-o revenire la fluxurile de energie actuale ale soarelui, în locul celor istorice, care, cu milioane de ani în urmă, s-au materializat în depozite de cărbuni, petrol și gaze naturale.

Durerile facerii

A patra tranziție energetică se deosebește de primele trei în mai multe aspecte.

1. Istoric privind lucrurile, oamenii au tranzacționat, de regulă, surse de energie relativ slabe, cu densitate energetică (MJ/kg) sau densitate de putere (W/m^2) mici, pentru sursele care produceau mai multă energie per kg sau putere per metru pătrat (Fig. 1).

De la lemne, paie, tufișuri, crengi rupte din copaci (densitate de putere sub 10 W/m^2), s-a trecut la cărbuni (densitate de putere între ~500 – 20.000 W/m^2) și, finalmente, la hidrocarburi (densitate de putere între ~100 – 35.000 W/m^2). Prin comparație, biocombustibilii tip etanol, pădurile, energia eoliană și cea solară sunt notorii pentru densitățile lor de putere mici și foarte mici (~ 2 – 100 W/m^2).

Fig. 1. În trecut, oamenii au folosit surse de energie cu o densitate a puterii mai mare, care produc mai multă energie per unitatea de masă și necesită mai puțin teren pentru a o produce. Energiile regenerabile (verzi) au o densitate mai mică decât combustibilii fosili (bruni). Aceasta înseamnă că actuala mișcare către adoptarea pe scară planetară a energiilor regenerabile va crește considerabil amprenta producției de energie la nivel mondial (suprafețe de producție mai mari și densitate a puterii mai mică), împiedicând în același timp o expansiune a energiei nucleare.

Actuala paradigmă, aflată pe frontispiciul tuturor mișcărilor ecologiste din ultima vreme, proclamă inversarea acestui trend istoric și întoarcerea la surse de energie slabe ca densitate, intermitente, nescalabile și scumpe fără subvenționări. De ce? Pentru că, în opinia ecologiștilor, asta ar fi soluția principală de control a emisiilor antropogene de CO2.

Consecința majoră a proclamatei inversări de densitate energetică va fi obligativitatea alocării unor suprafețe de teren de 100 sau chiar de 1.000 ori mai mari pentru producția de energii regenerabile decât în prezent.i

În articolul meu precedent, am exemplificat impacturile uriașe asupra agriculturii, biodiversității și calității mediului din SUA dacă cea de-a patra tranziție energetică va avea loc până în 2050:

În locul celor 58.000 de turbine pe care le posedă acum, Statele Unite ar avea nevoie de aproximativ 14 milioane de turbine, fiecare cu o înălțime de 120 de metri și fiecare capabilă să genereze 1,8 megawați la capacitate maximă, când vântul suflă cu viteza corespunzătoare.

Presupunând o suprafață ocupată de cel puțin 6 ha, acele turbine ar necesita aproximativ 910.000 km pătrați! Aceasta este mult peste dublul suprafeței Californiei – fără a include liniile de transmisie! Milioanele de elice ale turbinelor eoliene vor măcelări milioane de păsări răpitoare, alte păsări și lilieci, pe vaste întinderi ale Americii.

Fabricarea acestor turbine eoliene ar necesita ceva de ordinul a 4 miliarde tone de oțel, cupru și aliaje pentru turnuri și turbine; 8 miliarde de tone de oțel și beton pentru fundații; 4 milioane tone de pământuri rare pentru motoare, magneți și alte componente; 1 miliard tone de materiale compozite pe bază de petrol pentru învelișurile și palele turbinelor; plus cantități masive de piatră și pietriș pentru milioane de kilometri de drumuri de acces la turbine. Conectarea parcurilor eoliene și a orașelor americane cu liniile de transmisie de înaltă tensiune ar necesita și ele mai multe materii prime și mai multe milioane de hectare.

Toate aceste materii prime vor trebuie extrase din mine, prelucrate, topite, fabricate sub formă de produse finite și expediate în întreaga lume. Obținerea acestor materii prime va necesita extragerea a sute de miliarde tone de roci și concasarea a zeci de miliarde tone de minereu în sute de noi mine și cariere.

Fiecare pas în acest întreg proces ar necesita cantități masive de combustibili fosili, deoarece turbinele eoliene și panourile solare nu pot opera echipamente de deplasare și săpare a minelor și nici nu produc constant căldură suficient de mare pentru a topi siliciu, fier, cupru, pământuri rare sau alte materiale.ii

2. Pentru aprecia mai bine dificultățile cu care se confruntă cea de-a patra tranziție energetică, voi folosi o analogie cu faimoasa observație făcută de Tolstoi în paragraful cu care se deschide Anna Karenina:iii.

„Toate familiile fericite se aseamănă între ele. Fiecare familie nefericită, însă, este nefericită în felul ei”.

Analogia se referă la viteza și ușurința aparentă cu care sunt implementate tranzițiile energetice în unele țări vs. tranzițiile complicate, prelungite și întârziate cu care se confruntă alte țări. Ambele situații sunt specifice și intrinsec legate de circumstanțe sociale, economice, ecologice și tehnice unice.

În Olanda, giganticul zăcământ de gaze naturale Groningen, extins în nordul țării pe circa 900 km pătrați, a fost descoperit lângă Slochteren pe 22 iulie 1959, iar primul transport de gaze a avut loc în decembrie 1963. În scurtă vreme, gazele din Groningen au revoluționat balanța energetică a țării pentru că, după ce virtual toate industriile și locuințele s-au convertit la noua energie, au mai rămas resurse importante și pentru export. Olanda a devenit exemplul ideal al unei economii avansate care a tranziționat rapid la folosirea unei noi surse bogate de energie.

Într-o altă categorie, se înscrie Kuwaitul, unde dezvoltarea industriei petroliere a început în 1934, când Kuwait Oil Company a primit concesiune de exploatare, împreună cu APOC (Anglo-Persian Oil Company, devenită mai târziu BP) și cu Gulf Oil.

La vremea aceea, Kuwaitul era un protectorat britanic sărac, cu o suprafață mai mică decât jumătate din cea a Olandei, cu un singur oraș, cu o populație sub 100.000 locuitori, cei mai mulți nomazi. Exporturile tradiționale de perle, cai, mirodenii și cafea erau într-un declin pronunțat. Concesiunea de exploatare s-a semnat pe 23 decembrie 1934 și după patru ani, pe 23 februarie 1938, a fost descoperit un zăcământ uriaș de țiței, al-Burqān, al doilea din lume ca mărime după gigantul al-Ghawār din Arabia Saudită.

În 1946, când și-a început exporturile, Kuwaitul producea circa 800.000 tone de petrol; după un an, 2,25 milioane tone; iar în 1965, cu o producție de 100 milioane tone, țara a depășit Arabia Saudită, devenind al patrulea producător mondial, în spatele SUA, URSS și Venezuela.

Pentru Kuwait, tranziția energetică a însemnat avansarea, într-o singură generație, de la o societate premodernă, dependentă de importurile de lemn, mangal și kerosen, la o superputere petrolieră.

Dar ritmul tranziției nu este același în cazul țărilor mari și bogate. Comparația între Olanda și Marea Britanie este grăitoare.

Primele descoperiri de gaze naturale în sectorul britanic al Mării Nordului au fost făcute de BP în 1965. Dar, în ciuda intenselor lucrări de explorare și exploatare a zăcămintelor bogate și situate aproape de suprafață, Marea Britanie nu a putut nici măcar în 30 ani să obțină ceea ce Olanda a obținut într-un deceniu: cota de gaze naturale, folosite ca sursă primară de energie, era de 5% în 1970 și doar după 30 ani a crescut la circa 39%.

Cauzele principale ale diferențelor de performanță dintre Olanda și Marea Britanie se regăsesc în volumele absolute de gaze cerute de cele două sisteme naționale (220 Mtoe/an în Marea Britanie vs. 60 Mtoe/an în Olanda). Apoi, Marea Britanie ar fi trebuit să închidă numeroase termocentrale pe cărbuni pentru a le înlocui cu altele bazate pe gaze.

O altă ilustrare a „chinurilor facerii” cu care se confruntă cea de-a patra tranziție energetică are în centrul comparațiilor Germania. În 2000, combustibilii fosili furnizau 84% din energia țării. A urmat apoi o campanie istorică, incluzând din 2010 Energiewende, în cursul căreia s-au construit 90 GW de surse de energii regenerabile, suficiente pentru a înlocui electricitatea produsă. Suma cheltuită depășește 500 miliarde dolari. Dar pentru că germanii văd soarele doar 11% din timp, țara este încă „alăptată” de termocentralele care ard combustibili fosili: în 2017, aceștia produceau încă 80% din energia consumată. O a patra tranziție energetică a fost probabil bine gândită și implementată, dar beneficiile ecologice sunt minime. S-au scremut munții și s-a născut un șoricel…, ziceau strămoșii noștri.

3. Viteza de adoptare și implementare a unor tehnologii disruptive în trecut nu este un exemplu ideal pentru actuala tranziție energetică spre energiile verzi. Va fi extraordinar de dificil să restructurăm civilizația industrială și postindustrială modernă, o enormă consumatoare de energie, substituindu-i baza fosilă bicentenară cu una formată exclusiv din surse non-fosile.

De exemplu, inventarea și proliferarea motoarelor cu combustie internă, respectiv a autovehiculelor (parte esențială a celei de-a treia tranziții energetice) s-a petrecut într-un interval de timp relativ scurt (câteva decenii), cu începere din anii 1880. O cauză majoră a fost, în opinia mea, existența cvasi-simultană a unor genii numite Nicolaus August Otto, Gottlieb Daimler, Wilhelm Maybach, Karl Friederich Benz, Rudolf Diesel, Henry Ford or Louis Chevrolet. O listă asemănătoare de genii ale energiilor eoliene și solare îmi este necunoscută.

Apariția tractoarelor pe ogoarele americane și a automobilelor pe străzi a condus la declinul rapid al tracțiunii cabaline începând din anul 1915, cu toată împotrivirea acerbă a proprietarilor de cai și a fermierilor producători de furaje. Tranziția de la transporturile cu tracțiune animală la cele propulsate de motoare folosind combustibili fosili nu a beneficiat de taxe pe excrementele animalelor care propulsau trăsurile și nici de subvenții guvernamentale generoase. Din nefericire, cea de-a treia tranziție energetică nu s-a terminat încă în multe sate românești, unde transporturile cu cai sunt predominante.

Un alt exemplu: Invenția telefonului în 1876 de către Alexander Graham Bell a revoluționat modul de comunicare între oameni. Rând pe rând, au apărut telefoanele cu centraliste, cu disc rotativ, cu butoane și celulare. Dar un singur geniu, Steve Jobs, și o singură compania, Apple, au produs, cu doar 12 ani în urmă, o schimbare disruptivă, paradigmatică, prin inventarea telefonului inteligent, cu ecran tactil.

Ce a urmat în ultimii 12 ani? O explozie comunicațională planetară, alimentată de cea mai rapidă penetrare a unui obiect din întreaga istorie a umanității. Circa 4 din cele 7,5 miliarde de locuitori ai planetă posedă azi un telefon inteligent pentru că oamenii sunt animale sociale și doresc să bârfească, să critice ori să-și facă selfies pe care să le publice pe multiple rețele de socializare. Credeți că a fost nevoie de vreo taxă pe vechile tipuri de telefoane sau că a fost vreun guvern care a oferit subvenții generoase firmelor producătoare de telefoane inteligente? Nu, tranziția de la telefonul lui Bell la telefonul lui Jobs a fost dictată și controlată de R&D și de forțele pieţei. Nu a fost nevoie de niciun IPCC al telefoanelor și nici de activiști pro-Apple care să interogheze patetic pe deținătorii vechilor tipuri de telefoane How dare you?…

Dacă cea de-a patra tranziție energetică vrea să termine chinurile facerii și să nască, în sfârșit, mult doritul copil non-emițător de CO2, atunci exemplele de mai sus ar trebui urmate. Am mai scris și repet încă o dată: Cei care sunt așa de îngrijorați de emisiile de carbon să propună și să susțină cercetarea și dezvoltarea acelor tehnologii „verzi” care în final să devină capabile să surclaseze energiile fosile ca preț, abundență, disponibilitate și scalabilitate. În acel moment, sunt convins că toată lumea se va repezi să le folosească și să arunce la lada de gunoi a istoriei combustibilii fosili, fără ucazuri guvernamentale sau apeluri disperate de genul How dare you?… Așa cum în prezent o linie telefonică fixă a devenit o relicvă trimisă în doar 12 ani la muzeul obiectelor nefolosite pentru că a fost înlocuită benevol cu un telefon inteligent, la fel se va întâmpla și cu actualele pompe de benzină, motorină, ori kerosen, al căror loc pe autostrăzi, aeroporturi, porturi și ogoare va fi luat de noile stații de alimentare cu energie eoliană sau solară.

Dar până atunci, cu regret trebuie să anunț pe fanii energiilor verzi că ponderea vânzărilor mondiale de SUV-uri s-a dublat între 2010 și 2018. În acest ritm, SUV-urile ar putea adăuga aproape 2 milioane de barili pe zi la cererea globală de petrol până în 2040, anulând economiile de combustibili fosili produse de cele aproape 150 de milioane de mașini electrice. Mai mult, SUV-urile au fost al doilea mare contribuitor la creșterea emisiilor globale de CO₂ cu începere din 2010, după sectorul energiei electrice, dar înaintea industriei grele, a camioanelor și a aviației.iv

Oare de ce nu a apărut încă un Steve Jobs al transporturilor electrice, unde prezența unor superbaterii capabile să ofere aceeași sau o mai lungă distanță parcursă cu o singură încărcare rapidă, similară cu umplerea unui rezervor de benzină? Dacă această superbaterie ar fi disponibilă pe piață, fiabilă și la un preț competitiv, credeți că ar mai fi nevoie de amenințări apocaliptice din partea IPCC, ONU, sau diverși activiști ecologici? Ați mai vedea pe stradă semiremorci electrice, bune doar să care puțin mai mult decât greutatea propriilor baterii? Eu cred că nu.

Din păcate, în ciuda anilor de speranță și promovare intensă, mediatică și politică, vântul și soarele produceau în 2018 sub 7% din mixul energetic mondialv. Și aceasta se întâmplă, după părerea mea, pentru că tehnologiile esențiale necesare să producă energii regenerabile în cantități masive – fie ele superbaterii ori celule solare supereficiente – au avut parte doar de îmbunătățire lente și non-disruptive. De aceea, dacă cea de-a patra tranziție energetică nu va avea un Steve Jobs cu al său iPhone, mă tem că „durerile facerii” se vor prelungi multe decenii, dincolo de 2030 sau 2050.

4. Pentru a curma „chinurile facerii”, tranziția de la combustibili fosili la energii regenerabile va trebui să găsească soluții concrete și necostisitoare pentru înlocuirea actualelor consumuri de cărbuni, petrol și gaze. Asta înseamnă reduceri de miliarde de tone de materii prime. De exemplu, în prezent, omenirea extrage și folosește peste 7 miliarde tone de cărbuni anual. Cu ce și când îi înlocuim? Va dura timp și „chinurile facerii” vor fi înlocuite cu dureri economice crunte. Dacă în SUA, de exemplu, cărbunii au fost parțial înlocuiți cu gaze de argilă, care au o amprentă de carbon mai mică, ce se va întâmpla însă în China și India? Deocamdată, știm doar ce au declarat recent indienii: „Cărbunele va fi combustibilul nostru no. 1 până în 2040”.

„Durerile economice” ale celei de-a patra tranziții energetice sunt incomparabile cu cele suferite de proprietarii de cai și de fermierii producători de furaje în timpul tranziției precedente. Analizele de tip costuri-efecte estimează că renunțarea la combustibilii fosili și înlocuirea loc cu energii verzi se va solda cu un eșec răsunător. Două exemple:

Profesorul William D. Nordhaus, singurul economist ecologist onorat cu Premiul Nobel, a estimat în 2017 că pierderile economice impuse de limitarea încălzirii globale la 3°C vor reprezenta aproximativ 2% din PIB-ul global.vi

În 2018, estimări mai detaliate au avansat pierderi mult mai substanțiale – 9,8% din PIB-ul global- pentru aceeași limitare a încălzirii globale cu 3°C.vii

Dacă se merge pe atingerea unui obiectiv de două ori mai ambițios – o încălzire cu numai 1,5°C față de nivelurile pre-industriale, așa cum cere Acordul climatic de la Paris – pierderile economice mondiale vor fi indiscutabil mult mai mari. Iar realizările? O analiză a angajamentelor semnate la Paris în 2015 este foarte pesimistă:

Toate politicile climatice propuse de SUA, China, UE și restul lumii, puse în aplicare de la începutul anilor 2000 până în 2030 și susținute de-a lungul secolului vor reduce probabil creșterea temperaturii globale cu aproximativ 0,17°C în 2100.viii

Ca și în cazul Germaniei, remarca lui Horațiu se aplică și aici: Parturient montes, nascetur ridiculus mus…

Citeste intreg articolul si coemnteaza pe Contributors.ro