Energia wiatrowa i słoneczna nie zastąpi ropy naftowej

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 16:14

Czytelnikom ASh oferujemy tłumaczenie artykułu Gail „The Old Ladies” Tverberg (OurFiniteWorld), znanej ze swojego podejścia systemowego, wykształcenia finansowego i szacunku dla ekonomii fizycznej. Dobry autor w skrócie:-)

Dlaczego modele wykorzystujące OZE mogą kłamać?

Potrzeby energetyczne światowej gospodarki wydają się łatwe do modelowania. Obliczmy zużycie: nawet w kilowatogodzinach, nawet w baryłkach ekwiwalentu ropy, nawet w brytyjskich jednostkach termicznych, kilokalorii czy dżulach. Dwa rodzaje energii są równoważne, jeśli wytwarzają taką samą ilość użytecznej pracy, prawda?

Na przykład ekonomista Randall Munroe w swojej okładce wideo wyjaśnia korzyści płynące z energii odnawialnej. Zgodnie z jego modelem panele słoneczne (jeśli są zbudowane zgodnie z twoimi upodobaniami) mogą zapewnić wystarczającą ilość energii elektrycznej dla ciebie i pół tuzina twoich sąsiadów. Generatory wiatrowe (również zbudowane do poziomu absurdu, ale oczywiście) dostarczą energii Tobie i kilkunastu innym sąsiadom.

W tej analizie jest jednak logiczna luka. Energia wytwarzana przez panele wiatrowe i słoneczne nie jest dokładnie tym, czego potrzebuje gospodarka (przynajmniej na razie). Wiatr i słońce generują energię elektryczną w sposób przerywany, często dostępny w niewłaściwym czasie i w niewłaściwym miejscu. Gospodarka światowa potrzebuje różnych rodzajów energii, które muszą spełniać specyfikacje inżynieryjne najróżniejszych systemów we współczesnym świecie. Energia musi być dostarczana we właściwe miejsce i dostarczana użytkownikom o odpowiedniej porze dnia lub o odpowiedniej porze roku. Może być nawet konieczne kilkuletnie magazynowanie energii pozyskiwanej ze słońca i wiatru (np. korzystacie z elektrowni szczytowo-pompowej, a w regionie panuje susza).

Myślę, że sytuacja jest podobna do hipotetycznych naukowców, którzy postanowili w celu zwiększenia efektywności gospodarki przenieść 100% populacji z tradycyjnej żywności na trawę i kiszonkę za 20 lat. Krowy, kozy, owce jedzą, prawda? Dlaczego ludzie nie mogą? Zioło bez wątpienia zawiera mnóstwo użytecznej energii. Większość gatunków traw wydaje się nietoksyczna dla ludzi – przynajmniej w niewielkich ilościach. Trawa wydaje się rosnąć całkiem nieźle. Trawę można przechowywać do wykorzystania w przyszłości. Przejście na wykorzystanie trawy do produkcji żywności wydaje się opłacalne pod względem emisji CO2. Niestety trawa i kiszonka nie są rodzajem energii, którą zwykle zużywają ludzie. Fakt, że małpy człekokształtne jakoś nie wyewoluowały jako roślinożerne, jest podobny do tego, że produkcja materiałów i transport we współczesnej gospodarce są w jakiś sposób nieprzystosowane do przerywanej energii wiatru i słońca.

Dodanie trawy do diety człowieka może dobrze „zadziałać”, ale do tego potrzebny jest inny organizm

Jeśli się rozejrzysz, z łatwością znajdziesz gatunki roślinożerne. Zwierzęta z czterokomorowymi żołądkami dobrze prosperują na diecie ziołowej. Te organizmy często mają stale rosnące zęby, ponieważ krzemionka w trawie ma tendencję do ścierania zębów. Być może dzięki inżynierii genetycznej ludzie mogą wyhodować dodatkowe żołądki i dodać stale odnawiane zęby. Inne przydatne, ale niezbyt atrakcyjne, dostosowania naszego ciała mogą być wymagane, na przykład, aby zmniejszyć mózg (i zwiększyć szczękę). Aby utrzymać wysoką aktywność mózgu wymaga zbyt dużej ilości kalorii, nie można żuć tak dużej ilości kiszonki.

Problem z prawie wszystkimi obecnymi modelami OZE polega na tym, że system jest rozpatrywany w „wąskich ramach”. Rozważa się tylko niewielką część problemu – zwykle tylko spadające metki cenowe paneli i turbin wiatrowych (lub „koszty energii”) – i zakłada się, że jest to jedyny koszt związany ze zmianą całego wzorca zużycia. W rzeczywistości ekonomiści muszą przyznać, że przejście gospodarki na 100% energii odnawialnej będzie wymagało dramatycznych zmian w społeczeństwie, podobnych do wielokomorowych żołądków i ciągle rosnących zębów, aby przejść na 100% ziołową dietę. Twoja analiza wymaga „szerszego zakresu”.

Gdyby Randall Munroe uwzględnił pośrednie koszty energii systemu, w tym energię niezbędną do odbudowy istniejących systemów zasilania, jego analiza prawdopodobnie uległaby zmianie. Zdolność energii wiatrowej i słonecznej do zasilania zarówno własnego domu, jak i kilkunastu sąsiadów prawdopodobnie zniknie. Zbyt dużo energii zostanie zużyte, aby system funkcjonował jako odpowiednik wielokomorowych żołądków i stale rosnących zębów. Światowa energetyka będzie pracować nad odnawialnymi źródłami energii, ale nie w taki sam sposób jak dotychczas. Z grubsza mówiąc, mniejszy mózg będzie myślał o bardzo różnych myślach.

Czy „energia zużyta przez tuzin twoich sąsiadów” jest poprawną miarą?

Zanim omówię, co poszło nie tak z modelem Munroe, muszę pokrótce omówić jego metodę liczenia. Munroe mówi o „energii zużywanej przez gospodarstwo domowe i kilkunastu sąsiadów”. Często słyszymy informacje o tym, ile gospodarstw domowych może obsłużyć nowa elektrownia lub ile gospodarstw zostało tymczasowo wyłączonych z powodu burzy. Metryka używana przez Munroe jest bardzo podobna. Ale czy wziął wszystko pod uwagę?

Oprócz gospodarstw domowych, gospodarka wymaga różnorodnych źródeł energii w wielu innych miejscach, w tym: w rządzie do celów obronnych i organów ścigania, przy budowie dróg lub szkół, w gospodarstwach rolnych do uprawy pysznej żywności oraz w fabrykach do wytwarzania zdrowych smakołyków. Nie ma sensu ograniczać obliczeń tylko do konsumpcji w domach obywateli. (W rzeczywistości Munroe jest tak sprawny w swoich obliczeniach, że nie jest możliwe ustalenie, co dokładnie zawiera jego analiza. Wydaje się, że liczy tylko energię, która jest w gniazdkach elektrycznych.) Moja niezależna analiza pokazuje, że bezpośrednio w gospodarstwach domowych zużywa się tylko około jednej trzeciej całkowitej ilości wszystkich rodzajów energii w Stanach Zjednoczonych. Reszta jest konsumowana przez prywatne firmy i organy rządowe …

Notatka G. Tverberga:

Moje oszacowanie „około jednej trzeciej” opiera się na danych z OOŚ i BP. Jeśli chodzi o energię elektryczną, dane EIA pokazują, że gospodarstwa domowe w Stanach Zjednoczonych zużywają około 38% całkowitej produkcji energii elektrycznej. Jeśli chodzi o paliwo, które nie jest wykorzystywane do transportu i wytwarzania energii elektrycznej, jest to około 19%. Łącząc te dwie kategorie, okazuje się, że amerykańskie gospodarstwa domowe zużywają około 31% paliw innych niż samochodowe. W przypadku paliw transportowych najlepsze dostępne dane to statystyki produktów naftowych BP. Według BP, 26% ropy naftowej na świecie jest spalane w postaci benzyn silnikowych. W Stanach Zjednoczonych około 46%. Oczywiście część tej benzyny nie jest wykorzystywana do celów domowych: na przykład samochody policyjne są zwykle benzyną, podobnie jak małe ciężarówki używane przez firmy. Ponadto Stany Zjednoczone są głównym importerem wyrobów gotowych z Chin i innych krajów. Użyteczna energia z paliw kopalnych zawarta w tym imporcie nigdy nie trafia do amerykańskich statystyk dotyczących energii.

Wystarczy dostosować obliczenia Munro, aby uwzględnić energię zużywaną przez firmy i instytucje, i będziemy musieli natychmiast podzielić określony tuzin budynków mieszkalnych na około trzy. Zatem zamiast „energii wystarczającej dla ciebie i kilkunastu sąsiadów” musisz powiedzieć: „energia dla ciebie i trzech lub czterech sąsiadów”. Tuzin ("jeden rząd wielkości", jak powiedzieliby inżynierowie) gdzieś wyparuje. Co więcej, uwzględnienie w obliczeniach energii społecznej to dopiero początek drogi. Jak zostanie pokazane poniżej, aby uzyskać pełną regulację, musisz podzielić nie przez trzy, ale przez znacznie większą wartość.

Jakie są pośrednie koszty energii wiatrowej i słonecznej?

Istnieje szereg kosztów pośrednich:

(1) Koszty dostarczania energii ze źródeł odnawialnych są znacznie wyższe niż koszty innych rodzajów energii elektrycznej, ale w większości opracowań uważa się je za równe lub uśrednione w całej gospodarce.

Badanie z 2014 r. przeprowadzone przez Międzynarodową Agencję Energetyczną (IEA) pokazuje, że koszt przesyłania energii z turbin wiatrowych jest około trzykrotnie wyższy niż koszt energii z węgla lub energii jądrowej. Wraz ze wzrostem udziału mocy wytwórczych z wiatru i słońca w całkowitej mocy zainstalowanej, nadwyżka kosztów wykazuje tendencję wzrostową. Oto tylko kilka powodów:

(a) Konieczność budowy większej liczby linii przesyłowych, po prostu dlatego, że linie muszą być zaprojektowane do obsługi znacznie wyższych obciążeń szczytowych. Energia z wiatru jest zwykle dostępna (patrz link o grach z CFR) od 25% do 35% czasu; słońce jest dostępne od 10% do 25% czasu. {M. Ya.: Według BP, w 2018 roku deklarowana moc zainstalowana wiatru została wykorzystana przez 25,7%, słoneczna - o 13,7%. Cuda się nie zdarzają.}. W konsekwencji, gdy te odnawialne źródła energii pracują przy pełnym obciążeniu – np. magazynują energię w elektrowni szczytowo-pompowej w słoneczny i wietrzny dzień – potrzebna jest 3-4 razy większa moc przesyłowa linii przesyłowych w porównaniu do mocy wytwórczych w sposób ciągły.

b) OZE mają przeciętnie większą odległość między miejscem wytwarzania energii a odbiorcą. Jako przykład porównaj morskie turbiny wiatrowe zlokalizowane 20-30 mil od najbliższej gminy z typową miejską elektrownią cieplną.

(c) W porównaniu ze zdolnością do paliw kopalnych wytwarzanie energii w elektrowniach wiatrowych i słonecznych jest znacznie trudniejsze do przewidzenia – pamiętajcie o przysłowiach o niewiarygodnej dokładności współczesnych prognoz pogody. W konsekwencji wzrasta koszt wysyłki energii.

(2) Ze względu na wzrost całkowitej długości linii elektroenergetycznych wzrastają koszty robocizny związanej z utrzymaniem tych linii w odpowiednim i bezpiecznym stanie. Jest to szczególnie niekorzystne w regionach suchych i wietrznych, gdzie opóźnienia w utrzymaniu takich linii mogą doprowadzić do pożaru.

W Kalifornii nieodpowiednia konserwacja linii energetycznych doprowadziła do bankructwa systemu elektroenergetycznego PG&E. Zastanów się, jak firma PG&E zainicjowała dwie „prewencyjne” przerwy w dostawie prądu, z których jedna dotknęła około dwóch milionów ludzi. Urzędnicy energetyczni z Teksasu donoszą: „Linie energetyczne naszego stanu spowodowały ponad 4000 pożarów w ciągu ostatnich trzech i pół roku”. Biznes nie ogranicza się do turbin wiatrowych. W Wenezueli pożary wzdłuż 600-kilometrowej linii przesyłowej między elektrownią wodną Guri a Caracas spowodowały jedno ogromne zaciemnienie.

Oczywiście istnieją możliwości techniczne. Najbardziej niezawodnym sposobem są podziemne linie energetyczne. Nawet użycie izolowanego drutu (hydroliny) zamiast gołego drutu może poprawić bezpieczeństwo. Jednak każde rozwiązanie techniczne ma swoją własną cenę. Koszty te należy uwzględnić przy modelowaniu rozwoju OZE do poziomu „najbardziej pożądanego”.

(3) Przestawienie transportu lądowego na energię odnawialną będzie wymagało ogromnych inwestycji w infrastrukturę. Oczywiście, jeśli tylko najwyższa warstwa „wyższej klasy średniej” będzie korzystała z pojazdów elektrycznych, to nie ma problemu. Zrozumiałe jest, że zamożnych stać zarówno na samochody elektryczne, jak i (ogrzewane) garaże/parkingi z dedykowanymi przyłączami elektrycznymi. Oczywiste jest, że bogaci zawsze znajdą sposób, aby naładować swój samochód na baterie bez wielu hemoroidów, a wiele z tych udogodnień jest już dostępnych.

Haczyk polega na tym, że mniej zamożni nie mają takich samych możliwości. Nawiasem mówiąc, ci „nie najbiedniejsi” ludzie są również bardzo zapracowanymi ludźmi, a także nie mogą sobie pozwolić na spędzanie godzin w oczekiwaniu na naładowanie samochodu. Ta podgrupa konsumentów rozpaczliwie potrzebuje niedrogich stacji szybkiego ładowania w wielu lokalizacjach. Koszt infrastruktury szybkiego ładowania prawdopodobnie będzie musiał obejmować podatki od utrzymania dróg, ponieważ jest to jeden z kosztów, które są obecnie uwzględniane w cenach paliw silnikowych w Stanach Zjednoczonych i wielu innych krajach.

{Nie mówimy nawet o biednej i najbiedniejszej warstwie społeczeństwa. Ich pojazd elektryczny to w najlepszym razie skuter na baterie. - M. Ja.}

(4) W warunkach braku mocy rezerwowej, przerywane zasilanie zwiększa koszt wytworzenia materiału. Powszechnie uważa się, że z generacją przerywaną można stosunkowo łatwo poradzić sobie za pomocą prostych środków organizacyjnych, takich jak „zmienne” dzienne/tygodniowe/sezonowe stawki, „inteligentne sieci” z wyłączaniem domowych lodówek i podgrzewaczy wody podczas szczytowych obciążeń itp. Modele te są mniej lub bardziej uzasadnione, jeśli system składa się głównie z elektrowni cieplnych i jądrowych, a udział odnawialnych źródeł energii w wytwarzaniu mierzony jest pierwszym procentem.

Sytuacja zmienia się radykalnie, jeśli udział odnawialnych źródeł energii zaczyna przekraczać te pierwsze procenty. Potrzebujemy baterii chemicznych, które złagodzą codzienne szczytowe obciążenia, zwłaszcza wieczorem, kiedy ludzie wracają z pracy i chcą zjeść obiad, a słońce - ach-kłopoty - już zaszło. Jeszcze gorzej jest z turbinami wiatrowymi: tam produkcja energii może w każdej chwili spaść, i to nie tylko z powodu ciszy, ale także z powodu burzy.

Baterie mogą pomóc w codziennych cyklach i krótkoterminowych przestojach, ale odnawialne źródła energii mają również dłuższe przestoje. Na przykład silna burza z opadami może jednocześnie zakłócić energię słoneczną i wiatrową na kilka dni o każdej porze roku. Dlatego też, jeśli system ma działać tylko na odnawialnych źródłach energii, pożądane jest posiadanie zapasu energii na co najmniej trzy dni. W poniższym krótkim filmie Bill Gates pesymistycznie podchodzi do wielkości takiej „baterii” dla metropolii takiej jak Tokio.

Nawet teraz, przy stosunkowo niskim udziale odnawialnych źródeł energii w wytwarzaniu, nie mamy urządzeń zdolnych do zapewnienia pełnej trzydniowej kopii zapasowej. Jeśli światowa gospodarka przestawia się wyłącznie na odnawialne źródła energii, a zużycie energii elektrycznej na mieszkańca nadal będzie rosło w porównaniu z teraźniejszością (samochody elektryczne itp.), dlaczego uważasz, że łatwiej będzie stworzyć trzydniowe bezprzerwowe źródła zasilania?

Ale przechowywanie energii przez trzy dni jest niewielkie w porównaniu z cyklem sezonowym. Rysunek 1 przedstawia sezonowy wzór zużycia energii w Stanach Zjednoczonych.

Rysunek 1. Zużycie energii w USA według miesięcy w roku na podstawie danych Departamentu Energii USA. „Odpoczynek” to całkowita energia, pomniejszona o energię elektryczną i energię transportową. Obejmuje: gaz ziemny do ogrzewania, produkty ropopochodne dla rolnictwa oraz wszelkiego rodzaju paliwa kopalne wykorzystywane w produkcji przemysłowej (petrochemikalia, polimery itp.)

Szczyt produkcji energii słonecznej w Stanach Zjednoczonych przypada na czerwiec, a najniższy od grudnia do lutego. Elektrownie wodne osiągają największą moc podczas wiosennej powodzi, ale ich moc zmienia się z roku na rok. Energia wiatru zmienia się w nieprzewidywalny sposób.

Nowoczesna gospodarka nie radzi sobie z przerwami w dostawie prądu. Na przykład, aby wytopić metale, temperatura musi być stale wysoka. Windy nie powinny zatrzymywać się między piętrami tylko dlatego, że w farmę wiatrową uderzyła burza. Lodówki muszą schłodzić się, aby świeże mięso nie gniło.

Istnieją dwa podejścia, które można zastosować do rozwiązania sezonowych problemów energetycznych:

(a) Przebudowa przemysłu tak, aby zimą mniej energii było zużywane na produkcję przemysłową, a więcej na potrzeby gospodarstw domowych. Wytop aluminium i wypalaj cement tylko latem!

(b) Budować ogromne ilości obiektów magazynowych, na przykład elektrowni szczytowo-pompowej, magazynować energię przez kilka miesięcy, a nawet lat.

Każde z tych podejść jest niezwykle kosztowne. Coś w rodzaju metod inżynierii genetycznej, aby ułożyć osobę na drugim żołądku. O ile mi wiadomo, koszty te nie zostały do tej pory uwzględnione w żadnym modelu {Gail się myli. David McKay wykonał taki model:

Rysunek 2 ilustruje wysokie koszty energii, które mogą powstać po dodaniu znacznej części nadmiarowości zasilania. W tym przykładzie „czysta energia” dostarczana przez system jest zasadniczo przeznaczana na utrzymanie rezerwy w stanie gotowości do pracy. Parametr ERoEI porównuje użyteczną energię wyjściową ze zużyciem energii.

Rysunek 2. Wykres ERoEI Grahama Palmera, zgodnie z raportem Australia Energy.

Przykład na rysunku 2 obliczono dla Melbourne, gdzie klimat jest stosunkowo łagodny i nie ma silnych mrozów ani ekstremalnych upałów. Przykład wykorzystuje kombinację paneli słonecznych i baterii chemicznych „zimnego czuwania” w postaci generatorów diesla. Panele słoneczne i baterie chemiczne zapewniają 95% energii elektrycznej w systemie. Wytwarzanie oleju napędowego jest wykorzystywane podczas długotrwałych przerw i wypadków i pokrywa pozostałe 5% zużycia. Jeśli awaryjne generatory diesla zostaną całkowicie usunięte z modelu, potrzeba więcej paneli słonecznych i więcej baterii. Te dodatkowe baterie i panele będą używane niezwykle rzadko, ale w rezultacie ERoEI systemu zmniejszy się jeszcze bardziej.

Dziś głównym powodem, dla którego system elektroenergetyczny nie odnotowuje kosztów generacji przerywanej, jest niski udział generacji wiatrowej i słonecznej. Jak podaje BP, w 2018 roku świat wytworzył 26614,8 TWh energii elektrycznej (398 watów mocy chwilowej na mieszkańca). Udział wiatru wyniósł 1270,0 TWh (4,8%), udział paneli słonecznych - 584,6 (2,2%). Całkowity przepływ energii wyniósł 13 864,4 mln ton ekwiwalentu ropy naftowej (1816 kg ekwiwalentu ropy naftowej na tuszę rocznie), w tym 611,3 mln toe z paliwa jądrowego. Udział wiatru w tej ogromnej objętości wynosi 287,4 mln toe (2,1%), udział energii słonecznej 132,2 (1,0%). Panele wiatrowe i słoneczne razem dały każdemu uziemionemu ekwiwalent 1,5 samochodowego zbiornika gazu: nieco mniej niż 56 kg warunkowego oleju.

Drugim powodem, dla którego system elektroenergetyczny nie dostrzega jeszcze kosztów OZE jest to, że te dodatkowe koszty rozkładają się na koszt całego pakietu zużycia energii, w tym za usługi rezerwacji warstwowej z tradycyjnymi źródłami wytwarzania (węgiel, elektrownie gazowe i jądrowe). Te ostatnie są zmuszone do zapewnienia mocy rezerwowych, w tym rezerwy „gorącej”, bez odpowiedniej rekompensaty kosztów. Taka praktyka stwarza duże problemy dla przedsiębiorstw wytwórczych, a rezerwy mocy nie otrzymują odpowiedniego finansowania. Tradycyjni energetycy są zmuszeni spalać gaz za darmo, bez sprzedawania ani jednej kilowatogodziny, tylko po to, aby słabo zieloni koledzy mogli sprzedawać kilowatogodziny energii wiatrowej i słonecznej po rozsądnej cenie i przy akceptowalnej ogólnej niezawodności systemu zasilania.

Jeśli zgodnie z ambitnymi planami Zielonych nagle zaprzestanie się wykorzystywania paliw kopalnych, wszystkie te rezerwowe i podstawowe moce, w tym elektrownie jądrowe, znikną. (Wydobycie paliwa jądrowego, co dziwne, również zależy od kopaliny.) OZE nagle będą musiały wymyślić, jak zarezerwować moce za własne pieniądze. Wtedy problem nieciągłości staje się nie do pokonania. Strategiczne rezerwy ropy naftowej, produktów naftowych, węgla, uranu mogą być składowane latami, ponadto przy niewielkich stratach i stosunkowo niedrogie; podziemne magazyny gazu są nieco droższe w eksploatacji; koszty magazynowania wytworzonej energii elektrycznej – czy to w elektrowniach szczytowo-pompowych, czy w bateriach chemicznych – są niewiarygodnie ogromne. Te ostatnie obejmują nie tylko koszt samego systemu, ale także nieuniknione straty energii elektrycznej podczas pompowania elektrowni szczytowo-pompowej i ładowania akumulatorów.

W rzeczywistości brak finansowania tradycyjnych mocy związanych z prerogatywą OZE na inwestycje staje się już w niektórych miejscach problemem nie do pokonania. Ohio podjęło niedawno decyzję o ograniczeniu finansowania odnawialnych źródeł energii i zapewnieniu dotacji dla elektrowni jądrowych i elektrowni węglowych.

(5) Koszt utylizacji turbin wiatrowych, paneli słonecznych i baterii chemicznych prawie nigdy nie znajduje odzwierciedlenia w szacunkach kosztów projektów.

Wydaje się, że w modelach energetycznych panuje przekonanie, że turbiny wiatrowe, panele i wielotonowe akumulatory pod koniec okresu eksploatacji same rozpuszczą się w naturze. Nawet jeśli w szacunkach uwzględni się koszty utylizacji, często zakłada się, że koszt demontażu będzie niższy niż cena złomu. Już teraz odkrywamy, że właściwe usuwanie zużytych odpadów to kosztowna przyjemność, a zużycie energii do recyklingu (zwłaszcza metali i półprzewodników) jest często wyższe niż cała energia sprzedawana konsumentom podczas eksploatacji instalacji.

(6) OZE nie zastępują bezpośrednio wielu urządzeń i procesów, z których obecnie aktywnie korzystamy. Lista rzeczy niezbędnych do eksploatacji odnawialnych źródeł energii jest długa, a większość z tej listy jest wytwarzana, przynajmniej na razie, wyłącznie z paliw kopalnych. Dobrym przykładem jest konserwacja turbin wiatrowych śmigłowców. Tylko nie próbuj nas przekonywać, że ciężkie helikoptery mogą latać również na bateriach! Wiele z tych procesów lub urządzeń nie zmieni się przez co najmniej następne 20 lat, co oznacza, że do utrzymania działania systemów energii odnawialnej będą potrzebne paliwa kopalne.

Oprócz obsługi odnawialnych źródeł energii istnieje wiele innych procesów, w których nie ma substytutu paliw kopalnych i nie jest to widoczne w przyszłości. Stal, nawozy sztuczne, cement i plastik to cztery przykłady, o których Bill Gates wspomina w swoim filmie. Wspomnimy też o asfalcie i najnowocześniejszych lekach. Będziemy musieli dużo zmienić i nauczyć się radzić sobie bez wielu zwykłych gadżetów. Nie da się wybudować ani drogi – no może z kostki brukowej – ani nowoczesnego wielopiętrowego budynku wykorzystującego wyłącznie odnawialne źródła energii. Prawdopodobnie część materiałów można zastąpić drewnem, ale czy wystarczy drewna dla wszystkich i czy świat stanie przed problemem masowego wylesiania?

(7) Jest prawdopodobne, że przejście na energię odnawialną zajmie nie 20 lat, jak w różowej prognozie Zielonych, ale 50 lub więcej lat. W tym czasie energia wiatrowa i słoneczna będzie stanowić użyteczną pomoc dla gospodarki opartej na paliwach kopalnych, ale odnawialne źródła energii nie będą w stanie zastąpić paliw kopalnych. Zwiększa to również koszty.

Aby produkcja paliw kopalnych była kontynuowana w dającej się przewidzieć przyszłości, zasoby i pieniądze będą musiały być wydawane w mniej więcej takim samym tempie jak obecnie. Dostawa paliw kopalnych nadal wymaga infrastruktury: rurociągów, rafinerii – i przeszkolonych specjalistów. Górnicy, naftowcy, gazownicy, operatorzy elektrowni cieplnych i jądrowych oraz wielu innych pracowników „tradycyjnie zorientowanej” energetyki z jakiegoś powodu chce otrzymywać wynagrodzenie przez cały rok, a nie tylko wtedy, gdy czasowo opady śniegu i panele słoneczne… Firmy wydobywcze muszą spłacać kredyty otrzymane wcześniej na budowę istniejących obiektów. Jeżeli gaz ziemny będzie wykorzystywany jako rezerwa zimowa, potrzebne będą nowe podziemne magazyny. Nawet jeśli zużycie gazu zmniejszy się, powiedzmy, o kategoryczne 90%, to koszty personelu i infrastruktury – w większości stałe i w niewielkim stopniu zależne od objętości pompowania – zmniejszą się o dużo mniejszy procent, powiedzmy o 30%.

Jednym z powodów, dla których przejście na energię odnawialną będzie długie i bolesne, jest to, że w wielu przypadkach nie ma nawet wskazówki, jak zejść z „olejowej igły”. Konieczne jest wprowadzenie zmian w technologii, a do tego - wymyślenie czegoś nowego. Raz wynalezione innowacje techniczne muszą być testowane na rzeczywistych urządzeniach. Kiedy próbowali, jeśli wszystko jest w porządku, trzeba budować i uruchamiać linie technologiczne do masowej produkcji nowych urządzeń. Jest prawdopodobne, że w przyszłości konieczne będzie niejako zrekompensowanie właścicielom istniejących urządzeń i technologii na paliwa kopalne utraconych dochodów lub kosztów przedwczesnej wymiany sprzętu. Na przykład wybacz rolnikom kredyty wydane na zakup traktorów i kombajnów z silnikami spalinowymi. Jeśli tego nie zrobimy, gospodarka upadnie pod ciężarem złych długów. Dopiero po pomyślnym wdrożeniu wszystkich tych kroków możemy mówić o prawdziwym przejściu na nową technologię. I tak - dla każdego konkretnego łańcucha technologicznego!

Te koszty pośrednie sprawiają, że można się zastanawiać, czy zachęcanie do powszechnego wykorzystywania wiatru i słońca w sektorze energetycznym ma sens. Źródła odnawialne mogą ograniczać emisje CO2 tylko wtedy, gdy faktycznie zastępują paliwa kopalne w wytwarzaniu energii elektrycznej. A jeśli energia odnawialna jest tylko politycznie poprawnym dodatkiem do systemu, który nadal pochłania paliwa kopalne, czy jest warta wysiłku?

Czy przyszłość energii wiatrowej i słonecznej jest lepsza niż przyszłość paliw kopalnych?

Na końcu filmu Randall Munroe mówi, że energia wiatrowa i słoneczna jest nieskończenie dostępna, a paliwa kopalne są bardzo ograniczone.

W ostatnim stwierdzeniu całkowicie zgadzam się z Munro. Paliwa kopalne są bardzo ograniczone. Dzieje się tak dlatego, że dostępne są dla nas wyłącznie naturalne źródła energii o stosunkowo niskim koszcie wydobycia.

Ceny gotowych produktów wytworzonych z paliw kopalnych muszą pozostać wystarczająco niskie, aby konsumenci głównego nurtu mogli sobie na nie pozwolić. Kiedy staramy się wprowadzić do obiegu zasoby o zwiększonym koszcie wydobycia, masowy popyt przesuwa się z dóbr uznaniowych (takich jak samochody czy smartfony) na dobra codziennego użytku (takie jak żywność, ogrzewanie czy odzież). Spadek popytu na dobra uznaniowe powoduje nadmierne zapasy i spadek ich produkcji. Ponieważ samochody i smartfony są produkowane przy użyciu innych towarów, w tym paliw kopalnych, zmniejszony popyt na te towary prowadzi do {MJ: ukrytej} deflacji, w tym zmniejszonego zapotrzebowania na energię (i cen). Dlatego ceny surowców bilansują się na plastrze „już tak drogie, że niewiele osób może sobie pozwolić” i „już tak tanie, że wydobywasz ze stratą”, a wszystko jest kontrolowane przez obecność (a raczej brak) nowych złóż energii z akceptowalny koszt wydobycia. Wydaje się, że od 2008 roku jesteśmy w tym stanie przez większość czasu, doświadczając spadku realnych cen ropy i innych surowców.

{(M. Ya.: ukryta deflacja jest maskowana przez emisję monetarną, jak „Gospodarka spowalnia, rzućmy Kujcowa jak najszybciej!”)}

Rysunek 3. Średnia tygodniowa cena ropy penta, skorygowana o inflację, na podstawie cen ropy spot EIA i CPI w miastach w USA.

Biorąc pod uwagę tę logikę, trudno jest zrozumieć, dlaczego odnawialne źródła energii powinny działać lepiej lub dłużej niż paliwa kopalne. Jeśli koszt OZE bez dopłat jest wyższy niż paliw kopalnych, OZE nie będą się rozwijać. „Jest już tak drogi, że niewiele osób może sobie na to pozwolić”. Jeśli dotujemy odnawialne źródła energii, odrywając się od tradycyjnej energii, to tradycyjna energetyka przestanie się rozwijać: „już jest tak tanio, że wydobywasz ze stratą”. Jak pokazano powyżej, OZE w dającej się przewidzieć przyszłości nie mogą się rozwijać bez wykorzystania paliw kopalnych (np. do produkcji części zamiennych do turbin wiatrowych czy budowy/remontu linii energetycznych). Stąd wniosek: rozwój odnawialnych źródeł energii nieuchronnie zacznie zwalniać, zarówno z dotacjami, jak i bez nich.

Czy za bardzo wierzymy w modele?

Pomysł wykorzystania odnawialnych źródeł energii brzmi atrakcyjnie, ale nazwa myli. Większość odnawialnych źródeł energii – z wyjątkiem drewna opałowego, biopaliw wtórnych (słoma, ciastka) i obornika – nie jest sama w sobie odnawialna. W rzeczywistości odnawialne źródła energii są w dużym stopniu uzależnione od paliw kopalnych.

{M. Ya.: słońce i wiatr są oczywiście praktycznie wieczne, ale panele, akumulatory, gramofony, a nawet elektrownie wodne/szczytowe bynajmniej nie są wieczne. Dwadzieścia, trzydzieści, no, sto lat - ŁAMANIE! Czytamy od Kapitsa Sr.:.}

Co ciekawe, autorzy modeli klimatycznych IPCC i inne strachy na wróble wydają się być w pełni przekonane, że możliwe do odzyskania zasoby paliw kopalnych na Ziemi są, jeśli nie niewyczerpane, bardzo duże. W rzeczywistości to, ile paliw kopalnych można faktycznie uznać za „odzyskiwalne”, jest jednym z głównych problemów modelowania i problem ten należy dokładnie zbadać. Wielkość przyszłej produkcji prawdopodobnie będzie silnie zależeć od tego, jak stabilny jest istniejący system gospodarczy, w tym od tego, jak stabilny jest model globalizacji gospodarki światowej. Upadek globalnego systemu prawdopodobnie doprowadzi do gwałtownego spadku produkcji paliw kopalnych.

Na zakończenie chciałbym podkreślić, że społeczny koszt energii odnawialnej wymaga starannej analizy. Cechą wyróżniającą energetykę tradycyjną (zwłaszcza produkcję ropy naftowej) zawsze były ogromne marże zysku. Z tych niebotycznie wysokich stawek, poprzez opodatkowanie, rządy otrzymały wystarczające fundusze na sponsorowanie ważnych, ale nierentownych sektorów gospodarki. Jest to jeden z fizycznych przejawów ERoEI.

{M. Ya. ERoEI społecznościowe a standardowe ERoEI, przeczytaj tutaj:}

Gdyby energetyka wiatrowa i słoneczna rzeczywiście miała tak wysoki ERoEI, jak liczyli niektórzy zwolennicy, to te OZE nie wymagałyby dotacji: nie tylko pieniężnej, ale także organizacyjnej, w postaci preferencji państwa. Tymczasem, o ile nam wiadomo, rzeczywisty ERoEI OZE jest taki, że nie ma mowy o opodatkowaniu OZE na rzecz planowanych nierentownych sektorów gospodarki. Być może naukowcy zbyt mocno wierzą w swoje uproszczone modele.

Pomoc o KIUM:

W komentarzach wsunięto, że zamiast wyrażenia „moc jest dostępna” (pobór mocy dostępny) należy użyć skrótu ICUF (Współczynnik wykorzystania mocy zainstalowanej). Wyjaśnijmy, że skrótu KIUM NIE MOŻNA używać. Istnieją co najmniej trzy metody obliczania parametru „znamionowej mocy zainstalowanej” dla paneli słonecznych i turbin wiatrowych na świecie:

Warunkowo „chiński”. Czy na panelu z tyłu jest napisane „1kW” (moc maksymalna)? Zainstalowano 1000 paneli, co oznacza, że nominalna moc zainstalowana wynosi 1 MW. Możesz nawet nie połączyć się z siecią. Czy panele (na słupkach)? Więc są „zainstalowane”! To prawda, że jeśli się nie przyczepisz, to ICUM okaże się 0, ale Chińczycy nie przejmują się takimi drobiazgami.

Warunkowo „Unia Europejska”. Do konwertera o mocy 550 kW zgodnie z projektem podłączono 1000 paneli o mocy 1 kW każdy. Oznacza to, że nominalna moc zainstalowana wynosi 0,55 MW. Nad głową - przepraszam, wąskie gardło systemu - nie możesz skakać. Jest to najbardziej poprawna technika liczenia, ale nie wszędzie jest stosowana. Otóż linia zasilania powinna mieć 0,55 MW, mimo że średnio na dobę przekształtnik będzie dawać około 0,22 MW przy doskonałej słonecznej pogodzie i zero w śniegu.

Warunkowo „USA”. Do konwertera o mocy 950 kW podłączono 1000 paneli o mocy 1 kW w Północnej Kalifornii. Średni roczny współczynnik nasłonecznienia dla tej konkretnej lokalizacji wynosi 0,24. Oznacza to, że nominalna moc zainstalowana wynosi 0,24 MW. W bardzo udanym roku, jeśli nie ma opadów śniegu, możliwe jest wygenerowanie 2,3 GWh, a ICUM = 108%!