Trilema tranziției energetice – sustenabilitate, accesibilitate, siguranță
Întreaga parte dezvoltată a lumii este cuprinsă de o febră pe care am numit-o recent Marele Salt „Verde” – un program fulminant de eliminare cât mai rapidă a combustibililor fosili din sistemele energetice mondiale. Programul are denumiri puțin diferite în diverse țări (dar obligatoriu trebuie menționată culoarea „verde”, ca la semafor) și cuprinde două părți: în primul rând, suprimarea producției și distribuției de combustibili fosili într-o perioadă cât mai scurtă și, în al doilea rând, construirea, în aceeași perioadă de timp, a unui număr cât mai mare de surse energetice solare și eoliene pentru a înlocui petrolul, gazele și cărbunii.
Simplu de zis, dar mult mai greu de făcut. Pentru că tranziția către zero combustibili fosili, văzută drept condiția sine qua non impusă de diverse organisme politice naționale și internaționale pentru salvgardarea climei din ghearele inamicului public no. 1 – dioxidul de carbon antropogen – implică rezolvarea unei trileme. Oamenii doresc ca energia, indiferent de culoarea ei, să îndeplinească simultan trei condiții: să fie sustenabilă, accesibilă și sigură. Menținerea echilibrului între aceste trei cerințe obligatorii reprezintă o provocare majoră și, în consecință, scenariile tranziției energetice asociate cu Marele Salt „Verde” trebuie să evalueze modalitățile în care aprovizionarea cu resurse, tehnologia, economia, prețurile, politicile guvernamentale și comportamentul populațiilor vor influența producerea, distribuirea și consumarea energiei.[1]
Energia, indiferent de sursă, este vitală pentru lumea modernă. Energia – sângele care circulă prin sistemul vascular al economiilor de pe întreaga planetă – menține în stare de funcționare alimentația, transporturile și călătoriile, asistența medicală, educația. Energia a sprijinit și schimbările societale în timpul recentei pandemii – de exemplu, munca la domiciliu ori cursuri școlare și universitare online.
Realitățile energetice nu respectă criterii ori sloganuri politice – ele sunt și vor rămâne imuabile. Acest adevăr este vizibil de la prima constatare conform căreia energia este necesară pentru tot ceea ce este fabricat, cultivat, operat sau deplasat. Este ușor să ignori beneficiile energiei ieftine atunci când este ieftină, dar mult mai greu atunci când nu mai este ieftină. Luați în considerare, de exemplu, faptul că mai mult de jumătate din creșterea recentă a prețurilor la grâu a apărut direct din costurile mult mai mari pentru gazele naturale folosite pentru a pentru fabricarea îngrășămintelor.[2] Luați în considerare, de asemenea, faptul că dispozitivele digitale și hardware-ul – cele mai complexe produse fabricate vreodată la scară largă – necesită, în medie, de aproximativ 1.000 de ori mai multă energie pentru a fi fabricate, kilogram cu kilogram, decât produsele care au dominat secolul al XX-lea.[3]
În trecut, costurile energetice ale fabricării se corelau îndeaproape cu greutatea totală (cantitatea de material din obiectul produs). De exemplu, un frigider cântărește de circa 200 ori mai mult decât un uscător de păr și necesită aproape de 200 ori mai multă energie pentru a fi fabricat. Dar în prezent, chiar dacă un frigider cântărește de aproximativ 1.000 de ori mai mult decât un telefon inteligent, ambele consumă aproximativ aceeași cantitate de energie pentru a fi fabricate.[4] Iar în lume se produc anual aproape de 10 ori mai multe telefoane inteligente decât frigidere. După cum a subliniat profesorul Vaclav Smil în 2016, deși o mașină cântărește de 10.000 de ori mai mult decât un telefon inteligent, consumul de energie la nivel mondial pentru fabricarea telefoanelor inteligente a ajuns la 15% din cel utilizat de toate fabricile de automobile. Exemplele pot continua cu electricitatea consumată de Cloud-ul global, cea mai nouă și mai mare infrastructură a lumii moderne, criptomonedele sau non-fungible tokens. Și apoi, bineînțeles, există toate celelalte nevoi comune și vitale de energie, de la încălzirea și răcirea locuințelor, la producerea de alimente și transportul de mărfuri.
În timp ce majoritatea populației globale are acces la electricitate, 940 de milioane de oameni nu-l au încă, iar pentru ∼3 miliarde de persoane, acest acces poate fi intermitent sau la niveluri care sunt cu un ordin de mărime mai mici decât cele de care se bucură țările dezvoltate.
Subiectul sărăciei energetice din multe țări cu populații numeroase l-am discutat de mai multe ori în articole publicate anul acesta. Va putea fi eradicată această sărăcie în urma eliminării combustibililor fosili? Un răspuns pertinent va trebui să țină seamă de creșterea populației planetei. Se preconizează că în 2100 populația globală va fi de 11 miliarde de oameni – cu aproape 3 miliarde mai mult decât în prezent. Este, de asemenea, estimat că populația în creștere va dori o calitate mai bună a vieții, ceea ce va impune o creștere, nu o scădere, a consumului de energie. Va putea această creștere să fie sustenabilă pe durate lungi, accesibilă ca preț și sigură ca mod de funcționare, fără intermitențe ori pene de curent, precum și în termeni de securitate energetică?
Voi încerca să schițez doar câteva linii de răspuns (o prezentare comprehensivă va fi probabil subiectul unei viitoare cărți).
În prezent, aproximativ 80% din aprovizionarea cu energie la nivel mondial provine din combustibili fosili, dintre care 54% sunt petrolul și gazele, restul cărbuni. Înlocuirea rapidă a acestor surse cu altele, având emisii reduse, este o provocare multiplă – economică, tehnologică, socială, politică etc. În absența unor tehnologii disruptive, precum fuziunea nucleară, există multe motive pentru care sursele de energie cu emisii reduse nu pot înlocui, total și rapid, hidrocarburile (fac abstracție în continuare de arderea cărbunilor, care, deși acoperă 16% din energia mondială, sunt anatemizați pentru că emit cele mai mari cantități de CO2; cu toate acestea, ei nu vor dispărea foarte curând din mixurile energetice ale unor țări).
Motivele pe care le am în vedere sunt legate de aspecte pe care le-am discutat repetat în articolele mele: densitatea energetică, situații geopolitice, costuri, aprovizionări, stocarea energiilor regenerabile, incertitudinile legate de sursele de minerale critice și materii prime etc.
Pentru a ilustra gradul de dificultate al implementării Marelui Salt „Verde”, să considerăm pentru început un factor-cheie: densitatea energetică a hidrocarburilor – ele furnizează multă energie dintr-o cantitate relativ mică de materie primă. Davis și Simmons (2022) au evaluat ce ar fi necesar pentru înlocuirea cererii actuale de petrol și gaze naturale cu surse cu emisii reduse de dioxid de carbon până în 2050. Scenariul folosit de cei doi autori a fost cel propus de Shell Sky[5]: energie nucleară (17,7%), hidroenergie (4,3%), biomasă (24,2%), energie solară (28,1%), energie eoliană (19,5%) și geotermală (6,2%).
În 2018, petrolul și gazele naturale au furnizat 7.758 milioane de tone de petrol echivalent pe an, reprezentând 54% din aprovizionarea globală cu energie. Pentru a înlocui această cantitate de energie cu surse energetice având emisii reduse de CO2, va fi necesară o combinație extraordinară formată din 737 noi centrale nucleare, 12 dintre cele mai mari hidrocentrale (de mărimea Three Gorge Dams), 5,8 miliarde de celule fotovoltaice de ultima generație (4 kW), 1,1 milioane turbine eoliene de ultima generație și 49.481 instalații geotermale de mare capacitate – toate acestea vor trebui adăugate mixului energetic global până în 2050.[6]
Dacă împărțiți la 30 cifrele de mai sus, puteți calcula necesitățile anuale de surse energetice cu emisii reduse de carbon. Totuși, aceste simple împărțiri nu acoperă complexitățile adiționale. Pentru a înlocui cărbunii, care în 2018 au contribuit o cantitate de 3.838 milioane tone de petrol echivalent (27%), vor fi trebui construite, până în 2050, un surplus de 436 centrale nucleare, 22 hidrocentrale de mărimea Three Gorge Dams, 2,4 miliarde celule fotovoltaice de 4kW, 422.000 turbine eoliene și 18.208 centrale geotermice.
Despre descoperirea, explorarea și exploatarea imenselor resurse minerale necesare tuturor acestor noi construcții, cititorul interesat poate găsi detalii relevante în ultima mea carte.[7]
Înlocuirea instalațiilor existente (de exemplu, închiderea centralelor nucleare existente la sfârșitul duratei lor de viață) trebuie de asemenea să fie luată în considerare. Toate calculele de mai sus nu consideră potențialul unor viitoare cereri sporite de energie, în ciuda unor îmbunătățire ale eficienței energetice, cereri datorate creșterii populației și dorinței națiunilor de a obține creștere economică. De asemenea, calculele nu iau în considerare faptul că nu toate utilizările finale ale energiei obținute din hidrocarburi (cum ar fi cum ar fi combustibilul pentru aviație sau transporturile maritime) sunt în prezent transferabile.
Mai trebui remarcat și faptul că viitoarele cereri de hidrocarburi nu sunt legate exclusiv de generarea de energie, electrică sau termică. O proporție semnificativă de petrol (16,1%) și gaze (12,4%) sunt utilizate pentru a produce o serie de produse petrochimice, inclusiv îngrășăminte.
Câteva exemple, aparent banale, subliniază importanța societală a hidrocarburilor, dincolo de arderea lor pentru transporturi și electricitate.
Potrivit datelor Federal Highway Administration, 94% din kilometrii de drumuri din SUA sunt pavați cu asfalt, care constituie partea semi-solidă de la fundul butoiului de petrol. Noi nu rafinăm petrolul doar pentru a face asfalt. Acesta este doar un produs secundar rămas în urma procesului de fabricare a combustibililor lichizi. Dar, fără petrol, cum ne vom mai asfalta drumurile? Desigur, se vor găsi unii comentatori care să replice: vom folosi betonul în locul asfaltului. Lăsând la o parte costurile de 2 – 3 ori mai mari ale pavării drumurilor cu beton, rămâne deschisă marea problemă a emisiilor de CO2: fabricile de ciment sunt a treia sursă de emisii după transporturi și producția de electricitate.[8]
În timp ce 70% în volum din fiecare baril de petrol este folosit pentru ardere, celelalte 30% contribuie material la aproape toate produsele de consum de pe rafturi. Cocsul de petrol este o sursă principală pentru anozii folosiți în topirea aluminiului, care necesită aproximativ 40 de kilograme de cocs pentru fiecare 100 de kilograme de aluminiu. Același lucru este valabil și pentru BTX, care înseamnă benzen, toluen și xilen. BTX este produsul de rafinărie folosit pentru fabricarea polimerilor, materialelor plastice, rășinilor și solvenților care contribuie la orice, de la carcasele firelor electrice și al telefoanelor mobile, până la catetere, pungi intravenoase și ambalaje de pastile. Cu excepția blugilor și a costumelor din lână, aproape toate hainele sunt cel puțin parțial sintetice.
Dacă nu vom mai folosi petrolul pentru a produce benzină, motorină și combustibil pentru avioane, nu vom mai putea produce nici alte lucruri care provin din țiței, cum ar fi asfaltul. Folosirea a 70% dintr-un baril pentru combustibil subvenționează toate produsele fabricate din celelalte 30%.
Astfel, cei care cer o tranziție de la combustibilii fosili trebuie să ia în calcul nu numai resursele pentru fabricarea și alimentarea mașinilor electrice, ci și înlocuirea părții din baril care susține societatea modernă. Când vorbim de bogăție materială, ne referim în mare parte la materialele compuse din porțiunea nearsă a fiecărui baril de petrol.[9]
O altă linie de răspuns la trilema tranziției energetice are în vedere o situație evidentă, dar trecută sub tăcere de activiștii și propovăduitorii Marelui Salt „Verde”. Există mai multe programe guvernamentale în țările occidentale care promit/prevăd tranziția la economii fără combustibili fosili într-o perioadă relativ scurtă de timp (câteva decenii). Și am crezut că trebuie să existe în întreaga lume mai multe proiecte demonstrative și studii de fezabilitate, la scară mică sau medie, care să arate exact cum va fi viitorul fără energii fosile, care ar fi costurile și, în general, care sunt răspunsurile la trilema sustenabilitate, accesibilitate, siguranță.
Nu mi-a venit să cred, dar nu există nicăieri în lume un proiect demonstrativ funcțional pe o perioadă de timp satisfăcătoare, să zicem 5 – 10 ani, în care o economie de orice dimensiune să funcționeze numai cu surse care nu emit dioxid de carbon (eoliană, solară, hidro) și fără să folosească vreo sursă de combustibili fosili. Nu există nici măcar un singur proiect demonstrativ care să asigure doar energia electrică necesară unei economii (cca. 25 – 35% din consumul final de energie).
Cel mai apropiat caz de un proiect demonstrativ din lume a eșuat rapid. Proiectul în cauză, inaugurat cu mare fast în 2014, este cunoscut sub numele de Gorona del Viento, pe insula El Hierro, care este una din insulele Canare aparținând Spaniei. Pe insulă locuiesc circa 10.000 persoane. Începând cu anul 2010, autoritățile locale au construit un sistem „verde” alcătuit din cinci turbine eoliene, plus un rezervor de stocare a apei prin pompare în craterul unui vulcan stins aflat, întâmplător, pe insulă.
Pe 20 august 2015, cotidianul spaniol El Pais a titrat că insula „El Hierro devine primul teritoriu izolat alimentat 100% cu energie regenerabilă”, adăugând însă, ca subtitlu, că autosuficiența energetică a durat de fapt doar patru ore!! Adevărul neconvenabil pentru eco-activiști este că insula El Hierro nu a ajuns niciodată, în cei opt de funcționare a proiectului Gorona del Viento la autosuficiență energetică folosind doar sistemul său eolian+stocare. Aportul surselor regenerabile a fost la început relativ mic, 10 – 15%, ajungând mai târziu la 50%.[10] Cu alte cuvinte, nici pomeneală de „primul teritoriu izolat alimentat 100% cu energie regenerabilă”. Dar, deh, și presa spaniolă o mai pe arătură, nu doar suratele sale din America. Norocul cel mare al locuitorilor insulei El Hierro este că au păstrat niște generatoare Diesel (Fig. 1), care asigură o rezervă de energie atunci când sistemul eolian+stocare în craterul vulcanului stins nu oferă nimic, ceea ce reprezintă aproximativ jumătate din timpul de funcționare al instalației. Pe scurt, e vorba de o centrală hibridă, nu de un proiect demonstrativ cu 100% energii regenerabile.
INTERVIURILE HotNews.ro