Многи људи верују да инсталирање више ветротурбина и соларних панела и производња више електричних возила могу да реше наш енергетски проблем, али ја се не слажем са њима. Ови уређаји, плус батерије, станице за пуњење, далеководи и многе друге структуре неопходне да би функционисале представљају висок ниво сложености.
Релативно низак ниво сложености, као што је сложеност оличена у новој хидроелектрани, понекад се може користити за решавање енергетских проблема, али не можемо очекивати да увек виши нивои сложености буду достижни.
Према антропологу Џозефу Таинтеру, у својој познатој књизи, Колапс сложених друштава, Постоје смањење поврата на додатну сложеност. Другим речима, најкорисније иновације обично се пронађу прве. Касније иновације имају тенденцију да буду мање корисне. На крају, трошкови енергије додатне сложености постају превисоки у односу на пружену корист.
У овом посту ћу даље разговарати о сложености. Такође ћу изнети доказе да је светска економија можда већ достигла границе сложености. Штавише, популарна мера „Енергетски повраћај улагања у енергију” (ЕРОЕИ) се односи на директну употребу енергије, а не на енергију оличену у додатној сложености. Као резултат тога, индикације ЕРОЕИ имају тенденцију да сугеришу да су иновације као што су турбине на ветар, соларни панели и ЕВ од веће помоћи него што заиста јесу. Друге мере сличне ЕРОЕИ праве сличну грешку.
[1] У овоме видео са Натеом Хагенсом, Џозеф Тејнтер објашњава како енергија и сложеност имају тенденцију да расту истовремено, у ономе што Таинтер назива спиралом енергетске сложености.
Слика 1. Спирала енергетске сложености из КСНУМКС презентација звао Спирала енергетске сложености од Џозефа Таинтера.
Према Таинтеру, енергија и сложеност се надовезују једна на другу. У почетку, растућа сложеност може бити од помоћи растућој економији подстицањем коришћења доступних енергетских производа. Нажалост, ова растућа сложеност достиже све мањи повраћај јер се најлакша и најкориснија решења прво пронађу. Када корист од додатне сложености постане премала у односу на потребну додатну енергију, укупна економија има тенденцију колапса – нешто што он каже да је еквивалентно „брзо губљење сложености“.
Све већа сложеност може учинити робу и услуге јефтинијим на неколико начина:
Економија обима настаје због већих предузећа.
Глобализација омогућава коришћење алтернативних сировина, јефтиније радне снаге и енергената.
Више образовање и више специјализације омогућавају више иновација.
Побољшана технологија омогућава да роба буде јефтинија за производњу.
Побољшана технологија може омогућити уштеду горива за возила, омогућавајући текућу уштеду горива.
Чудно је да у пракси све већа сложеност води ка већој употреби горива, а не мање. Ово је познато као Јевонсов парадокс. Ако су производи јефтинији, више људи може себи приуштити куповину и руковање њима, тако да укупна потрошња енергије тежи да буде већа.
[2] У горе наведеном видео снимку, један од начина на који професор Таинтер описује сложеност је да јесте нешто што додаје структуру и организацију систему.
Разлог зашто сматрам да је електрична енергија из ветротурбина и соларних панела много сложенија од, рецимо, електричне енергије из хидроелектрана или постројења на фосилна горива, излаз из уређаја је даље од онога што је потребно за испуњавање потреба електроенергетског система који тренутно ради. Ветар и соларна производња захтевају сложеност да би решили своје проблеме с прекидима.
Са производњом хидроелектрана, вода се лако захвата иза бране. Често се део воде може ускладиштити за каснију употребу када је потражња велика. Вода заробљена иза бране може се водити кроз турбину, тако да електрични излаз одговара обрасцу наизменичне струје која се користи у локалном подручју. Електрична енергија из бране хидроелектране може се брзо додати другој доступној производњи електричне енергије како би одговарала обрасцу потрошње електричне енергије који би корисници преферирали.
С друге стране, производња ветротурбина и соларних панела захтева много више помоћи („сложености“) да би се ускладила са обрасцем потрошње електричне енергије потрошача. Електрична енергија из ветротурбина има тенденцију да буде веома неорганизована. Долази и одлази по свом распореду. Струја из соларних панела је организована, али организација није добро усклађена са шаблоном који потрошачи преферирају.
Главни проблем је што је струја за грејање потребна зими, али је соларна електрична енергија непропорционално доступна лети; доступност ветра је нередовна. Батерије се могу додати, али оне углавном ублажавају погрешне проблеме „доба дана“. Погрешне проблеме са „добом године“ потребно је ублажити помоћу паралелног система који се олако користи. Чини се да је најпопуларнији резервни систем природни гас, али се могу користити и резервни системи са нафтом или угљем.
Овај двоструки систем има већу цену него што би било који систем имао ако би радио сам, на бази пуног радног времена. На пример, систем природног гаса са цевоводима и складиштем треба да се успостави, чак и ако се електрична енергија из природног гаса користи само део године. Комбинованом систему су потребни стручњаци у свим областима, укључујући пренос електричне енергије, производњу природног гаса, поправку ветротурбина и соларних панела, производњу и одржавање батерија. Све ово захтева образовне системе и међународну трговину, понекад са непријатељским земљама.
Такође сматрам да су електрична возила сложена. Један велики проблем је тај што ће економији бити потребан двоструки систем (за моторе са унутрашњим сагоревањем и електрична возила) много, много година. Електрична возила захтевају батерије направљене од елемената из целог света. Такође им је потребан читав систем станица за пуњење како би испунили своју потребу за честим пуњењем.
[3] Професор Таинтер чини поенту та сложеност има трошак енергије, али овај трошак је практично немогуће измерити.
Енергетске потребе су скривене у многим областима. На пример, да бисмо имали сложен систем, потребан нам је финансијски систем. Цена овог система се не може поново додати. Потребни су нам савремени путеви и систем закона. Трошак владе која пружа ове услуге не може се лако уочити. Све сложенији систем треба образовање да га подржи, али је и овај трошак тешко измерити. Такође, као што примећујемо на другим местима, двоструки систем додаје друге трошкове које је тешко измерити или предвидети.
[3] Спирала енергетске сложености не може се наставити заувек у економији.
Спирала енергетске сложености може достићи границе на најмање три начина:
[а] Вађење минерала свих врста се прво поставља на најбоља места. Нафтне бушотине се прво постављају у областима где је нафту лако вадити и близу насељених подручја. Рудници угља се прво постављају на локацијама где је угаљ лако вадити и где ће трошкови транспорта за кориснике бити ниски. Рудници литијума, никла, бакра и других минерала прво се постављају на локације са најбољим приносом.
На крају, цена производње енергије расте, а не пада, због све мањег приноса. Нафта, угаљ и енергенти поскупљују. Ветротурбине, соларни панели и батерије за електрична возила такође имају тенденцију да постану скупљи јер цена минерала за њихову производњу расте. Све врсте енергетских добара, укључујући „обновљиве изворе енергије“, имају тенденцију да постану мање приступачне. У ствари, постоје много извештаја да су трошкови производње турбине соларни панели порасла 2022. године, чинећи производњу ових уређаја неисплативом. Више цене готових уређаја или нижа профитабилност за оне који производе уређаје могли би да зауставе пораст употребе.
[б] Људска популација има тенденцију да расте ако су храна и друге залихе адекватне, али понуда обрадивог земљишта остаје скоро константна. Ова комбинација врши притисак на друштво да произведе непрекидан ток иновација које ће омогућити већу понуду хране по хектару. Ове иновације на крају постижу све мањи принос, што отежава производњу хране да одржи корак са растом становништва. Понекад неповољне флуктуације у временским обрасцима јасно показују да су залихе хране биле преблизу минималном нивоу дуги низ година. Спирала раста је гурнута наниже због скока цена хране и лошег здравља радника који себи могу приуштити само неадекватну исхрану.
[ц] Раст сложености достиже границе. Најраније иновације имају тенденцију да буду најпродуктивније. На пример, струја се може измислити само једном, као и сијалица. Глобализација може ићи тако далеко пре него што се достигне максимални ниво. Мислим на дуг као део сложености. У једном тренутку дуг се не може отплатити каматама. Високо образовање (потребно за специјализацију) достиже границе када радници не могу да нађу посао са довољно високим платама да отплаћују образовне кредите, осим што покривају трошкове живота.
[4] Једна ствар коју професор Таинтер истиче је да ће систем морати, ако се смањи доступно снабдевање енергијом поједноставити.
Типично, привреда расте више од сто година, достиже границе енергетске сложености, а затим пропада током периода година. До овог колапса може доћи на различите начине. Слој власти може да се сруши. Мислим на колапс централне владе Совјетског Савеза 1991. године као на облик колапса на нижи ниво једноставности. Или једна земља осваја другу земљу (са проблемима енергетске сложености), преузимајући владу и ресурсе друге земље. Или дође до финансијског колапса.
Таинтер каже да се поједностављивање обично не дешава добровољно. Један од примера добровољног поједностављивања који даје укључује Византијско царство у 7. веку. Са мање расположивих средстава за војску, напустила је неке од својих удаљених положаја и користила је јефтинији приступ за функционисање својих преосталих позиција.
[5] По мом мишљењу, лако је за ЕРОЕИ прорачуни (и слични прорачуни) да би се преувеличала корист сложених врста снабдевања енергијом.
Главна поента коју професор Таинтер истиче у говору који је горе повезан је то сложеност има трошкове енергије, али је трошак енергије ове сложености практично немогуће измерити. Он такође истиче да је све већа сложеност заводљива; укупна цена сложености има тенденцију да расте током времена. Модели имају тенденцију да пропусте неопходне делове целокупног система који су потребни за подршку веома сложеном новом извору снабдевања енергијом.
Пошто је енергију потребну за сложеност тешко измерити, ЕРОЕИ прорачуни у односу на сложене системе ће тежити да сложени облици производње електричне енергије, као што су ветар и соларна енергија, изгледају као да троше мање енергије (имају већи ЕРОЕИ) него што то стварно чине. . Проблем је у томе што прорачуни ЕРОЕИ узимају у обзир само директне трошкове „енергетских улагања“. На пример, прорачуни нису дизајнирани да прикупљају информације о већој цени енергије дуалног система, са деловима система који се недовољно користе у деловима године. Годишњи трошкови неће нужно бити пропорционално смањени.
У повезаном видео снимку, професор Таинтер говори о ЕРОЕИ нафте током година. Немам проблем са овом врстом поређења, посебно ако се заустави пре недавне промене на већу употребу фрацкинга, пошто је ниво сложености сличан. У ствари, изгледа да је такво поређење које изоставља фрацкинг оно које прави Таинтер. Поређење између различитих типова енергије, са различитим нивоима сложености, је оно што се лако искривљује.
[6] Чини се да тренутна светска економија већ иде у правцу поједностављења, што сугерише да је тенденција ка већој сложености већ прешла свој максимални ниво, с обзиром на недостатак доступности јефтиних енергената.
Питам се да ли већ почињемо да виђамо поједностављење трговине, посебно међународне трговине, јер транспорт (углавном коришћењем нафтних деривата) постаје скупљи. Ово би се могло сматрати врстом поједностављења, као одговором на недостатак довољног јефтин снабдевање енергијом.
Слика 2. Трговина као проценат светског БДП-а, на основу података Светске банке.
На основу графикона 2, трговина као проценат БДП-а достигла је врхунац 2008. године. Од тада постоји генерално опадајући тренд трговине, што указује на то да је светска економија имала тенденцију да се назадује, барем на неки начин, пошто је достигао границе високих цена.
Још један пример тренда ка нижој сложености је пад уписа на факултете и универзитете у САД од 2010. Други подаци показују да се упис на основне студије скоро утростручио између 1950. и 2010. године, тако да прелазак на опадајући тренд након 2010. представља велику прекретницу.
Слика 3. Укупан број америчких редовних и ванредних студената на факултетима и универзитетима, према Национални центар за статистику образовања.
Разлог зашто је промена у упису проблем је то што факултети и универзитети имају огроман износ фиксних трошкова. То укључује зграде и терене који се морају одржавати. Често је потребно вратити и дуг. Образовни системи такође имају сталне чланове факултета које су у већини случајева обавезни да задрже у свом особљу. Они могу имати пензионе обавезе које нису у потпуности финансиране, додајући још један трошковни притисак.
Према речима чланова факултета са којима сам разговарао, последњих година је постојао притисак да се побољша стопа задржавања студената који су примљени. Другим речима, осећају да су охрабрени да спрече да садашњи студенти не напусте школовање, чак и ако то значи мало снижавање њихових стандарда. Истовремено, плате факултета не иду у корак са инфлацијом.
Друге информације сугеришу да су колеџи и универзитети недавно ставили велики нагласак на постизање разноврснијег студентског тела. Све чешће се примају студенти који раније можда нису били примљени због слабих оцена у средњој школи како не би дошло до даљег пада уписа.
Са становишта студената, проблем је што су послови који плаћају довољно високе плате да оправдају високу цену факултетског образовања све недоступнији. Чини се да је то разлог и за дужничку кризу студената у САД и за пад уписа на основне студије.
Наравно, ако факултети барем донекле снижавају своје стандарде пријема, а можда и стандарде за дипломирање, постоји потреба да се ови све разноврснији дипломци са нешто нижим постигнућима на основним студијама „продају“ владама и предузећима која би их могла запослити. Чини ми се да је то још један знак губитка комплексности.
[7] Године 2022. укупни трошкови енергије за већину земаља ОЕЦД-а почели су да скачу на високе нивое, у односу на БДП. Када анализирамо ситуацију, цене електричне енергије расту, као и цене угља и природног гаса – две врсте горива које се најчешће користе за производњу електричне енергије.
Слика 4. Графикон из чланка под називом, Потрошња енергије је порасла, што представља изазов за креаторе политике, од стране двојице економиста ОЕЦД-а.
ОЕЦД је међувладина организација углавном богатих земаља која је формирана да подстакне економски напредак и подстакне светски раст. Укључује САД, већину европских земаља, Јапан, Аустралију и Канаду, између осталих земаља. Слику 4, са натписом „Периоди високих трошкова енергије често се повезују са рецесијом“, припремила су два економиста који раде за ОЕЦД. Сиве траке указују на рецесију.
Слика 4 показује да су у 2021. години цене за практично сваки сегмент трошкова повезан са потрошњом енергије имале тенденцију да расту. Цене струје, угља и природног гаса биле су веома високе у односу на претходне године. Једини сегмент трошкова енергије који није био много одмакнут у односу на трошкове претходних година била је нафта. Угаљ и природни гас се користе за производњу електричне енергије, тако да високи трошкови електричне енергије не би требало да изненађују.
На слици 4, натпис економиста из ОЕЦД-а указује на оно што би требало да буде очигледно економистима свуда: високе цене енергије често гурају привреду у рецесију. Грађани су приморани да смање потрошњу небитних ствари, смањујући потражњу и гурајући своје привреде у рецесију.
[8] Чини се да се свет суочава са ограничењима вађења угља. Ово, заједно са високим трошковима транспорта угља на велике удаљености, доводи до веома високих цена угља.
Светска производња угља је скоро стабилна од 2011. Раст производње електричне енергије из угља био је скоро једнак као светска производња угља. Индиректно, овај недостатак раста производње угља приморава комуналне компаније широм света да пређу на друге врсте производње електричне енергије.
Слика 5. Светска експлоатација угља и светска производња електричне енергије из угља, на основу података БП-а Статистички преглед светске енергије за 2022.
[9] Природни гас је сада такође у недостатку када се узме у обзир растућа потражња многих врста.
Док производња природног гаса расте, последњих година не расте брзо довољно да одржи корак са растућом светском потражњом за увозом природног гаса. Светска производња природног гаса у 2021. била је само 1.7 одсто већа од производње у 2019.
Раст тражње за увозом природног гаса долази из више праваца, истовремено:
Пошто је снабдевање угљем стабилно, а увоз није довољно доступан, земље настоје да замене производњу природног гаса за производњу електричне енергије из угља. Кина је највећи светски увозник природног гаса делимично и из тог разлога.
Земље које имају струју из ветра или сунца откривају да се електрична енергија из природног гаса може брзо повећати и напунити када ветар и соларна енергија нису доступни.
Постоји неколико земаља, укључујући Индонезију, Индију и Пакистан, чија производња природног гаса опада.
Европа је одлучила да прекине свој гасоводни увоз природног гаса из Русије и сада јој је потребно више ЛНГ-а.
[10] Цене природног гаса су изузетно варијабилне, у зависности од тога да ли је природни гас локално произведен и у зависности од тога како се испоручује и врсте уговора под којим је. Генерално, локално произведен природни гас је најјефтинији. Угаљ има донекле сличне проблеме, а локално произведен угаљ је најјефтинији.
Ово је графикон из недавне јапанске публикације (ИЕЕЈ).
Слика 6. Поређење цена природног гаса у три дела света из јапанске публикације ИЕЕЈ, од 23. јануара 2023. године.
Ниска цена Хенри Хуб-а на дну је америчка цена, доступна само локално. Ако су залихе велике унутар САД, њихова цена ће бити ниска. Следећа виша цена је јапанска цена увезеног течног природног гаса (ЛНГ), уговореног по дугорочним уговорима, у периоду од неколико година. Највиша цена је цена коју Европа плаћа за ЛНГ на основу „спот тржишних“ цена. Спот тржиште ЛНГ је једини тип ЛНГ који је доступан онима који нису планирали унапред.
Последњих година Европа је искористила своје шансе да добије ниске промптне цене, али овај приступ може лоше да утиче када нема довољно за обилазак. Имајте на уму да је висока цена европског увезеног ЛНГ-а била очигледна већ у јануару 2013. године, пре него што је почела инвазија на Украјину.
Главни проблем је то што је испорука природног гаса изузетно скупа, јер има тенденцију да удвостручи или утростручи цену за корисника. Произвођачима треба гарантовати високу цену за ЛНГ током дугорочног периода како би сва инфраструктура потребна за производњу и испоруку природног гаса као ЛНГ била профитабилна. Изузетно варијабилне цене ЛНГ-а биле су проблем за произвођаче природног гаса.
Веома високе недавне цене ЛНГ-а у Европи учиниле су цену природног гаса превисоком за индустријске кориснике којима је природни гас потребан за друге процесе осим производње електричне енергије, као што је производња азотног ђубрива. Ове високе цене изазивају узнемиреност због недостатка јефтиног природног гаса који би се прелио у пољопривредни сектор.
Већина људи је „енергетски слепа“, посебно када су у питању угаљ и природни гас. Претпостављају да постоји много оба горива која се јефтино издвајају, у суштини заувек. Нажалост, и за угаљ и за природни гас, трошкови транспорта су веома високи. Ово је нешто што моделарима недостаје. То је висока испоручени трошак природног гаса и угља што онемогућава компанијама да стварно извуку количине угља и природног гаса које изгледају доступне на основу процене резерви.
[10] Када анализирамо потрошњу електричне енергије последњих година, откривамо да земље ОЕЦД и не-ОЕЦД имају невероватно различите обрасце раста потрошње електричне енергије од 2001. године.
Потрошња електричне енергије у ОЕЦД-у је била скоро стабилна, посебно од 2008. Ни пре 2008. њена потрошња електричне енергије није брзо расла.
Сада је предлог да се повећа употреба електричне енергије у земљама ОЕЦД-а. Струја ће се у већој мери користити за гориво за возила и грејање домова. Такође ће се више користити за локалну производњу, посебно за батерије и полупроводничке чипове. Питам се како ће земље ОЕЦД-а бити у стању да повећају производњу електричне енергије у довољној мери да покрију и тренутну употребу електричне енергије и планирану нову употребу, ако је прошла производња електричне енергије у суштини била равна.
Слика 7. Производња електричне енергије по врсти горива за земље ОЕЦД-а, на основу података БП-а Статистички преглед светске енергије за 2022.
Слика 7 показује да удео угља у производњи електричне енергије опада за земље ОЕЦД, посебно од 2008. „Остало“ расте, али само толико да укупна производња остане на истом нивоу. Други се састоји од обновљивих извора енергије, укључујући ветар и соларну енергију, плус електрична енергија из нафте и сагоревања смећа. Последње категорије су мале.
Образац недавне производње енергије за земље које нису чланице ОЕЦД-а је веома различит:
Слика 8. Производња електричне енергије према врсти горива за земље које нису чланице ОЕЦД-а, на основу података БП-а Статистички преглед светске енергије за 2022.
Слика 8 показује да земље које нису чланице ОЕЦД-а убрзано повећавају производњу електричне енергије из угља. Други главни извори горива су природни гас и електрична енергија произведена у хидроелектранама. Сви ови извори енергије су релативно некомплексни. Електрична енергија из локално произведеног угља, локално произведеног природног гаса и производња хидроелектрана обично су прилично јефтине. Са овим јефтиним изворима електричне енергије, земље које нису чланице ОЕЦД-а су биле у стању да доминирају у светској тешкој индустрији и већем делу њене производње.
У ствари, ако погледамо локалну производњу горива која се генерално користи за производњу електричне енергије (то јест, сва горива осим нафте), можемо видети да се појављује образац.
Слика 9. Производња енергије од горива која се често користе за производњу електричне енергије у земљама ОЕЦД-а, на основу података БП-а Статистички преглед светске енергије за 2022.
Што се тиче екстракције горива која се често повезује са електричном енергијом, производња је затворена на равном нивоу, чак и са укљученим „обновљивим изворима енергије“ (ветар, соларна енергија, геотермална енергија и сечка). Производња угља је у паду. Пад производње угља је вероватно велики део недостатка раста у снабдевању електричном енергијом ОЕЦД-а. Електрична енергија из локално произведеног угља је историјски била веома јефтина, што је смањило просечну цену електричне енергије.
Веома другачији образац се појављује када се посматра производња горива која се користе за производњу електричне енергије за земље које нису чланице ОЕЦД-а. Имајте на уму да је иста скала коришћена и на сликама 9 и на 10. Тако је 2001. године производња ових горива била приближно једнака за земље ОЕЦД и не-ОЕЦД. Производња ових горива се отприлике удвостручила од 2001. за земље које нису чланице ОЕЦД-а, док је производња у ОЕЦД-у остала приближна.
Слика 10. Производња енергије горива која се често користи за производњу електричне енергије у земљама које нису чланице ОЕЦД-а, на основу података БП-а Статистички преглед светске енергије за 2022.
Једна ставка од интереса на слици 10 је производња угља за земље које нису чланице ОЕЦД-а, приказана плавом бојом на дну. Једва се повећава од 2011. Ово је део онога што сада пооштрава светске залихе угља. Сумњам да ће пораст цена угља много допринети дугорочној производњи угља јер се заиста локалне залихе исцрпљују, чак и у земљама које нису чланице ОЕЦД-а. Много је вјероватније да ће скоковити цијене довести до рецесије, неплаћања дуга, нижих цијена роба и мање понуде угља.
[11] Бојим се да је светска економија достигла границе сложености, као и границе производње енергије.
Чини се да ће светска економија пропасти током неколико година. У блиској будућности, резултат може изгледати као лоша рецесија, или може изгледати као рат, или можда и једно и друго. Чини се да до сада економије које користе горива која нису веома сложена за електричну енергију (локално произведен угаљ и природни гас, плус производња хидроелектрана) раде боље од других. Али укупна светска економија је под стресом због неадекватних локалних залиха енергије јефтине за производњу.
У смислу физике, светска економија, као и све појединачне економије у њој, јесу дисипативне структуре. Као такав, раст праћен колапсом је уобичајен образац. Истовремено, може се очекивати формирање нових верзија дисипативних структура, од којих би неке могле бити боље прилагођене променљивим условима. Дакле, приступи економском расту који данас изгледају немогући могу бити могући у дужем временском периоду.
На пример, ако климатске промене отворе приступ већем броју залиха угља у веома хладним областима, Принцип максималне снаге би сугерисало да ће нека привреда на крају имати приступ таквим депозитима. Стога, иако се чини да сада долазимо до краја, дугорочно се може очекивати да ће самоорганизујући системи пронаћи начине да искористе („расипају“) било које снабдевање енергијом коме се може јефтино приступити, с обзиром на сложеност и директно гориво користити.
Аутор Гејл Тверберг
Још најбољих читања са Оилприце.цом:
Извор: хттпс://финанце.иахоо.цом/невс/фатал-флав-реневабле-револутион-000000972.хтмл