Най-големият проблем с революцията на зелената енергия

Автор: Гейл Тверберг, oilprice.com

Става ясно, че не може да се разчита на непостоянен вятър и слънце, които да осигурят адекватно снабдяване, когато ни е най-необходимо. Адекватното съхраняване на електроенергия не е възможно в никакъв разумен срок.

Изглежда, че световната икономика вече е на границата си за добив на въглища и природен газ, които да се използват за балансиране на електроенергията, осигурена от непостоянните възобновяеми източници. Казваха ни, че непостоянното електричество от вятъра и слънцето, евентуално в съчетание с производството на водно-електрическа енергия, може да бъде основа на зелената икономика. Нещата обаче все повече не вървят по план. Природният газ или въглищата, използвани за балансиране на периодичното производство на възобновяеми енергийни източници (ВЕИ), стават все по-скъпи или пък не се предлагат. Става ясно, че енергийните експерти, които налагат възгледа, че е възможен плавен преход към вятърна, слънчева и водна енергия са пропуснали някои важни моменти.

Нека разгледаме някои от тези проблемни моменти:

(1) Става ясно, че при прекъсванията на вятъра и слънцето не може да бъде осигурено адекватно електроснабдяване, когато електроразпределителната система има нужда от тях.

По-ранните експерти изготвящи енергийни модели не са очаквали, че променливостта на вятъра и слънцето представлява огромен проблем. Те сякаш вярваха, че с използването на достатъчно периодични ВЕИ тяхната променливост ще отпадне. А като алтернатива, дългите преносни линии биха позволили достатъчен по капацитет пренос на електроенергия между различните места, с което до голяма степен ще се компенсира променливостта. На практика обаче, променливостта все още е основен проблем за ВЕИ източниците на енергия. Например, през третото тримесечие на 2021 г. слабите ветрове значително допринесоха за енергийната криза в Европа. Най-големите производители на вятър в Европа (Великобритания, Германия и Франция) през този период произведоха само 14% ел. енергия от инсталирания капацитет, в сравнение със средно 20% до 26% през предходните години. Никой не беше планирал, че ще има такъв тримесечен недостиг.

През 2021 г. Китай преживя сухо и безветрено време, така че както производството му от вятър, така и от водна енергия бяха ниски. Страната установи, че трябва да прибегне до постоянно прекъсване на електроснабдяването, за да се справи със ситуацията. Това доведе до прекъсване на работата на светофарните уредби и принуди много семейства да вечерят на свещи. По същата причина, поради ниското ниво на електроснабдяване, на Косово също се наложи непрекъснато да спира електроснабдяването. Съществува реална загриженост, че необходимостта от прекъсваемост на електрозахранването ще се разпространи и в други части на Европа, или по-късно тази зима или през следващата. Зимите са от особено значение, защото тогава слънчевата енергия е ниска, докато нуждите от отопление са високи.

(2) Адекватното съхранение на електроенергия не е възможно в никакъв разумен срок. Това означава, че ако студените страни не трябва да „мръзнат на тъмно“ през зимата, вероятно ще е необходимо резервно копие на изкопаеми горива за много години напред.

Едно от решенията за променливостта на електричеството е съхранението на електроенергията. Една скорошна статия на "Ройтерс" е озаглавена „Слабите ветрове влошиха енергийната криза в Европа; комуналните услуги се нуждаят от по-добро съхранение“. В статията е цитиран Матю Джоунс, водещ анализатор за EU Power, който казва, че „резервният капацитет с ниски или нулеви емисии е все още на повече от десетилетия напред за да бъде наличен в големи мащаби“. По този начин наличието на огромни батерии, или съхранението на водорода в мащаб, необходим да бъде съхраняван месеци наред, не е нещо, което разумно може да бъде създадено сега или през следващите няколко години. Днес наличното за съхранение количество електроенергия може да се измери в минути или часове. Използва се най-вече за буфериране на краткосрочни промени, като например, когато вятърът временно спира да духа или при бързия преход, когато слънцето залязва и гражданите са в разгара на приготвяне на вечерята си.

За нормална работа на системата е необходим капацитет за няколко месеца съхранение на електроенергия. Такова съхранение ще изисква невероятно голямо количество материали за производството му. Излишно е да казвам, че ако разходите за такова съхранение бъдат включено в цената, то тогава стойността на цялостната електрическа система би била значително по-висока от тази, която сме прогнозирали. Всички основни видове анализи на разходите (включително и за изравнената цена на енергията, възвращаемостта на инвестициите в енергия и периода на изплащането им), не включват необходимостта от съхранение (както в краткосрочен, така и в дългосрочен план), ако няма налично балансиране с друго производство на електроенергия. Ако не може да се намери решение на неадекватното електроснабдяване, тогава търсенето трябва да бъде намалено по един или друг начин. Един от подходите е закриване на предприятия или училища. Друг подход е да се позволят астрономическо високи цени на електроенергията, като някои от купувачите на електроенергия отпаднат от пазара. Трети балансиращ подход е въвеждането на рецесия, например чрез повишаване на лихвените проценти, тъй като рецесиите намаляват търсенето на всички стоки и услуги. Рецесиите обикновено водят до значителна загуба на работни места, освен намаляване на търсенето на електроенергия. Обаче, нито едно от гореизброените неща не е привлекателна опция.

(3) След много години на субсидии и мандати, днешното зелено електричество е само незначителна част от това, което е необходимо за текущото функциониране на икономиката.

При първоначалното моделиране експертите не са се замислили върху въпроса доколко ще бъде трудно да се увеличи капацитета на зеленото електричество. В сравнение с днешното общо световно потребление на електрическа и комбинирано с неелектрическа, като петрол енергия, делът, който заемат вятъра и слънчевата енергия наистина е незначителен. През 2020 г. вятърът представлява 3% от общото световно потребление на енергия, а слънчевата енергия възлиза на 1% от общата енергия, използвайки данните на ВР за отчитане на електроенергия в сравнение с другите видове енергии. Така комбинацията от вятър и слънце е произвела 4% от световната енергия през 2020 г.

Международната агенция по енергетика (IEA) използва по-ограничени данни за отчитане на електроенергията, като отдава предпочитание само на топлинната енергия, доставяна от ВЕИ. IEA не разглежда вятъра и слънчевата енергия отделно в последните си доклади. А вместо това ги е поставила в графата „други“, в която графа са включени по-голямата част от вятъра и слънчевата енергия. Тази по-широка категория възлиза на 2% от световното енергийно предлагане през 2018 г. Водната енергия е другият вид „зелено“ електричество, което също понякога се разглежда заедно с вятъра и слънцето. Този вид енергия е доста по-голям от вятъра или слънчевата енергия  и възлиза на около 7% от световното енергийно предлагане през 2020 г. Взети заедно, водна+вятър+слънчева енергии възлизат на 11% от световните енергийни доставки през 2020 г., според изчисленията на BP. Това все още е малка част от общото потребление на енергия в света. Разбира се, че различните части на света се различават по отношение на дела на ВЕИ в енергията. Както може да се очаква, ЕС е с най-висок дял-14%, Китай-13%, САЩ- 8% и Русия- 6.5%. Средната стойност за света е 11%.

(4) Дори като процент от електроенергията, а не като обща енергия, възобновяемите източници все още представляват относително малък дял през 2020 г.

Вятърът и слънчевата енергия не заменят „диспечерското“ генериране, те осигуряват донякъде временно електроснабдяване, но са склонни да затрудняват работата на цялостната електрическа система поради неизбежната им променливост. ВЕИ са налични само за част от времето, така че другите видове доставчици на електроенергия все още са необходими, през времето когато доставката им не е налична. В известен смисъл всичко, което те заменят, е част от горивото, необходимо за производство на електричество. Фиксираните разходи на резервните доставчици на електроенергия не са адекватно компенсирани, нито пък разходите за допълнителна сложност са въведени в системата.

Ако анализаторите дадат пълния принос на вятъра и слънчевата енергия за замяна на конвенционалната електроенергия, както това прави ВР, тогава в световен мащаб ще се окаже, че вятърното електричество замества 6% от общото потребление на електроенергия през 2020 г. Слънчевото електричество замества 3% от общо доставяното електричество, а водните централи заменят 16% от световно консумираната електроенергия. По-бедните страни използват в по-голяма степен водна енергия, въпреки че наличността на водна енергия има тенденция да варира значително в зависимост от метеорологичните условия. Макар че водната енергия често се смята за надежден източник на енергия, това може да е така или да не е така. Подобно на вятъра и слънчевата енергия, водната енергия често се нуждае от „резервно копие“ от изкопаеми горива, за да може индустрията да разчита на стабилно електрозахранване през цялата година.

(5) Повечето от експертите, изготвящи модели, все още не са разбрали, че съотношенията между резервите и производството значително надценяват количеството изкопаеми горива и други минерали, които икономиката може да добие.

Много от моделиращите енергийните стратегии все още не разбират как функционира световната икономика. Те предполагат, че стига да имаме техническа възможност за добив на изкопаеми горива или други минерали, ще можем да продължим да го правим дълго време. Популярен начин за разглеждане на наличността на ресурсите е съотношението между резерви и производство. Тези съотношения формират оценката за това още колко години може да продължи производството, ако добивът се извършва със същата скорост, както през последната година, като се имат предвид известните ресурси и текущата технология за добив.

Общоприето вярване е, че тези съотношения подценяват размера на наличностите от всеки ресурс, отчасти защото технологията продължава да се подобрява и отчасти защото проучването за тези минерали може да не е завършено. Всъщност този модел на бъдеща наличност на ресурси значително надценява количествата от бъдещи ресурси, които действително могат да бъдат извлечени. Проблемът е, че световната икономика има тенденция да изпитва недостиг на много видове ресурси едновременно. Например, данните на Световната банка за цените на стоките показват, че цените са били високи през януари 2022 г. за много материали, включително изкопаеми горива, торове, алуминий, желязна руда, никел, калай и цинк. Въпреки че цените се покачиха значително, това не е индикация, че производителите ще могат да използват тези високи цени, за да инвестират в добиването на по-големи количества от необходимите им материали. За да се произведат повече изкопаеми горива, или пък минерални такива от всякакъв вид, подготовката трябва да започне години преди това. Нови нефтени сондажи трябва да бъдат изградени на подходящи места, трябва да се изградят нови медни или литиеви мини, или такива за редки минерали, трябва да има обучени работници за всички тези области.

Високите цени за много стоки могат да бъдат знак за временно високо търсене или може да са знак, че нещо сериозно не е наред със системата. Няма начин системата да увеличи необходимото производство в огромен брой области наведнъж. Линиите за доставка ще се скъсат. Вероятно ще настъпи рецесия. По всяка вероятност проблемът, който стои в основата на скорошния скок на цените изглежда е в „намаляването на възвращаемостта“. Такава намаляваща възвращаемост засяга почти всички части на икономиката едновременно. За всеки вид минерал миньорите първо произвеждат най-лесните за извличането му изделия. По-късно те преминават към по-дълбоки нефтени кладенци и минерали от по-нискокачествени руди. Замърсяването постепенно нараства, така че и там за очистването му са нужни по-големи инвестиции. В същото време световното население нараства, така че икономиката изисква повече храна, прясна вода и стоки от много видове, а те също изискват инвестиране в различни видове ресурси.

Проблемът, който в крайна сметка засяга икономиката е, че тя не може да поддържа икономически растеж. Твърде много области на икономиката изискват едновременни инвестиции, защото намаляващата възвращаемост продължава да увеличава нуждите от инвестиции. Това не са просто финансови инвестиции. Това са инвестиции във физически ресурси ( нефт, въглища, стомана, мед и др.) и инвестиции във времето на хората. Начинът, по който икономиката няма да има инвестиционни материали, е симулиран в книгата на Донела Медоус от 1972 г. „The Limits to Growth“. Книгата представя резултатите от редица симулации относно начина, по който ще се държи световната икономика в бъдеще. Почти всички симулации показват, че в крайна сметка икономиката ще достигне границите на растежа си. Основния проблем за това е, че твърде голям дял от продукцията на икономиката е бил необходим за реинвестиране, оставяйки твърде малко за други цели. В базовия модел такива ограничения на растежа вече се появиха още сега в средата на първата половина на 21-ви век. Икономиката ще спре нарастването си и постепенно ще започне да се срива.

(6) Изглежда, че световната икономика вече достига ограничението за добив на въглища и природен газ, които да се използват за балансиране на електроенергията осигурена от периодични възобновяеми източници.

Въглищата и природният газ са скъпи за транспортиране, така че ако се изнасят, те се изнасят предимно в страни, които са близо до тях. Поради тази причина нашият анализ обединява износа и вноса в големи региони, където е най-вероятно да се осъществява търговия. Ако анализираме вноса на природен газ в различни части от света, видно е, че се открояват два региона като вносители на природен газ. Това са Европа и Азиатско-Тихоокеанският регион. Вносът на природен газ в Европа от източници извън региона достига пикове през 2007 г. и 2010 г., след което намалява, но след 2014 г. отново се увеличава, надминавайки значително предишните си пикове, като увеличението нараства от 8 на 14 ексаджаула (EJ) годишно през 2020 г. 

Вносът от Азиатско-Тихоокеанския регион показва много по-последователен модел на дългосрочен растеж. От 2 EJ през 2007 г. до 6 EJ през 2020 г. Причината, поради която вносът в Азиатско-Тихоокеанския нараства, е да се подкрепи нарастващото производство на продукция. Производството все повече се пренасочва към Азиатско-Тихоокеанския регион, отчасти защото този регион може да извършва това производство евтино и отчасти защото богатите страни искат да намалят въглеродния си отпечатък. Преместването на тежката индустрия в чужбина намалява отчетеното количество на СО2 в дадена страна, дори ако произведените артикули се внасят като готови продукти.

Статистиката на ВР за 2021 г. относно производството на природен газ в Европа от местен добив показва трайна тенденция към намаляване, като само за периода от 2010 г. до 2020 г. производството в Европа е намаляло от 12 EJ на около 7 ЕJ. Хората в Европа са обречени да обедняват по отношение на потреблението на енергия на глава от населението. Работните места в сферата на услугите, наложили се поради намаленото потребление на енергия на глава от населението, обикновено се заплащат по-ниско от работните места, с които са ги заменили в производството. Докато за същия период потреблението на природен газ в Азиатско-Тихоокеанския регион е нараснало значително.

Напоследък Европа е в конфлик с Русия във връзка с природния газ. Изглежда, че светът достигна до ситуация, в която няма достатъчно износ на природен газ, за да може да върви по-нататък. Азиатско-Тихоокеанският регион, или поне по-продуктивната му част, ще отнеме от количествата газ, доставяни в Европа, когато местните им доставки станат недостатъчни. Въз основа на данни от статистическия преглед на BP за 2021 г. общият внос на природен газ от Европа е 12 EJ, докато общият износ на природен газ от Русия, включително и страните от ОНД към Европа, е 10 EJ. Европа вече се сблъсква с множество проблеми, свързани с природния газ. Нейните доставки от Северна Африка не са толкова надеждни, както в миналото. Страните от Русия+ОНД не доставят толкова много природен газ, колкото Европа би искала, като отделно от това, спот цените изглеждат твърде високи. Известни са и тръбопроводните разногласия. "Блумбърг" съобщава, че през следващите години Русия ще увеличи износа си за Китай. В този случай, ако Русия не увеличи добива си и не намери начин да увеличи доставките си за Европа, то през следващите години тези доставки ще продължат да намаляват за сметка на износа на Русия към Китай.

Ако погледнем в световен план какви други източници на природен газ са възможни за Европа, ще открием, че изборът им е силно ограничен. САЩ се представят като възможен избор за увеличаване на вноса на природен газ в Европа. Една от уловките на нарастващия износ на природен газ от Съединените щати обаче е фактът, че исторически САЩ са били вносител на природен газ, при което не е ясно доколко износът може да се повиши над нивото от 2022 г. Освен това част от американският природен газ се добива заедно с нефт от шисти. Добивът на нефт от шисти е малко вероятно да нарасне значително през следващите години. Всъщност е по-вероятно той да намалява поради изчерпване на сондажите, което на свой ред ще ограничи износа на природен газ от САЩ.

Страните от „останалия свят“, който включва държавите от Близкия Изток, Африка и Южна Америка без САЩ, изглежда, че също нямат много възможности за растеж на износа за Европа. Има много информации за страни, включително Ирак и Турция, които не могат да купуват количествата природен газ, които са им нужни. Малко са информациите за увеличаване на доставките, които да заменят вече изчерпалите се количества. По отношение на въглищата, ситуацията в Европа е само малко по-различна. Ако човек потърси по света места, откъдето да получи повече внос, то за Европа няма много възможности за избор. Според статистическите данни на BP за 2021 г., Европа консумира около 9 EJ въглища, а произвежда около 5.5 EJ. Както показва статистиката на BP за 2021 г. по-голямата част от производството на въглища е концентрирано в Азиатско-тихоокеанския регион-около 120 EJ, при производство от всички останали страни в света на около 40 EJ. Но тъй като Китай, Индия и Япония се намират в Азиатско-Тихоокеанския регион, където са високи транзитните разходи, то малко е вероятно тези въглища да напуснат региона.

САЩ също са голям производител на въглища, но през последните години производството им силно намаля и количествата за износ са несъществени. Най-вероятната възможност за увеличаване на вноса на въглища би била от Русия и нейните филиали. Но и тук Европа ще трябва да се състезава с Китай, за да закупи тези въглища. Подобряване на отношенията с Русия би било от голяма полза за Европа. Тенденциите при износа на въглища са, че една страна изнася въглища само, от които самата тя не се нуждае. По този начин недостигът в капацитета за износ е ранен предупредителен знак за неадекватно цялостно предлагане. В икономиките на много от Азиатско-Тихоокеанските страни все още бързо нараства търсенето за внос на въглища и вероятно тази тенденция ще се запази. Макар че експертите може да смятат, че има налични възможности за доставки на въглища за 150 години напред, опитът в реалния свят показва, че границата за доставки на въглища вече е достигната.

(7) Заключение.

Експертите по изготвяне на модели и държавните лидери навсякъде основно са имали погрешно разбиране за това как функционира икономиката и пред какви граници сме изправени. Това недоразумение позволи на учените да съберат модели, които са далеч от реалната ситуация, пред която всъщност сме изправени. Икономиката функционира като интегрирано цяло, а не като съвкупност от различни видове клетки. Това е нещото, което повечето от майсторите на модели не разбират и техните техники не са оборудвани с инструментариум за справяне със ситуацията. Икономиката е изправена пред множество ограничения едновременно. Твърде много хора, твърде много замърсяване, твърде малко риба в океана, по-трудно извличане на изкопаеми горива и много други. Начинът, по който тези ограничения се проявяват, наподобява начина от моделите в книгата The Limits to Growth. Те се проявяват на комбинирана основа.

Истинският проблем е, че намаляващата възвращаемост води до огромни инвестиционни нужди в много области едновременно. Една или две от тези инвестиционни нужди може би биха могли да бъдат удовлетворени, но не и всички наведнъж. Подходът при сегашното моделиране е проблемът да бъде разбит на малки части и да се приеме, че всяка част от проблема може да бъде решена независимо от другите. По този начин тези, които са загрижени за Peak Oil, са загрижени за изчерпването на петрола. Намирането на негови заместители изглежда важно за тях. Загрижените за изменението на климата бяха убедени, че предстои да бъдат добивани огромни количества изкопаеми горива, дори повече от количествата, посочени в съотношенията между резервите и производството. Тяхната грижа беше да намерят заместители на огромното количество изкопаеми горива, които смятаха, че остават за добив, и които може да причинят изменение на климата. Политиците виждаха, че на хоризонта се задава някакъв огромен проблем, но не разбраха какъв е той. Моделите, базирани на заместването на изкопаемите горива от ВЕИ изглежда, че се харесаха на почти всички. Подходът за ВЕИ предполага, че имаме много дълъг период от време, в който да се справим, отлагайки проблема възможно най-далеч в бъдещето. Днес започваме да виждаме, че ВЕИ не са в състояние да изпълнят обещанието, както се надяваха съставителите на модели да стане. Как точно ще се развие ситуацията не е съвсем ясно, но изглежда, че всички ще имаме места на първия ред, за да разберем.          

 

Превод за "Гласове": Никола Стефанов