Cumu i mudelli di transizione energetica vanu male

Autore di Gail Tverberg via u blog Our Our Finite World,

Aghju scrittu assai posti riguardu à u fattu chì campemu in un mondu finitu. À un certu puntu, a nostra capacità di estrarre risorse diventa limitata. In listessu tempu, a pupulazione cresce sempre. U risultatu abituale quandu a pupulazione hè troppu alta per e risorse hè "overshoot and collapse". Ma questu ùn hè micca un sughjettu chì i pulitici o i banchieri centrali o l'oligarchi chì participanu à u Forum Ecunomicu Mondiale osanu parlà.

Invece, i dirigenti mundiali trovanu un prublema diversu, vale à dì u cambiamentu climaticu, per enfatizà sopra à l'altri prublemi. Convenientemente, u cambiamentu climaticu pare avè alcune di e stesse soluzioni cum'è "mancà di combustibili fossili". Dunque, una persona pò pensà chì una transizione energetica pensata per pruvà à risolve u cambiamentu climaticu funzionerebbe altrettantu bè per pruvà à risolve l' esaurimentu di i combustibili fossili . Sfurtunatamente, questu ùn hè micca veramente u modu chì funziona.

In questu post, presenteraghju alcuni di i prublemi implicati.

[1] Ci sò parechje sfarenze chì e nuove fonti d'energia anu da cunfurmassi.

Eccu alcuni di i vincoli chì vedu:

• Duverebbe esse economicu da pruduce

• Deve travaglià cù u portafogliu attuale di dispositivi esistenti

• Deve esse dispunibule in e quantità richieste, in u calendariu necessariu

• Ùn deve micca inquinà l'ambiente, sia quandu hè creatu sia à a fine di a so vita

• Ùn deve micca aghjunghje CO2 à l'atmosfera

• Ùn deve micca distorsioni l'ecosistemi

• Deve esse facilmente immagazzinatu, o deve esse facilmente rampatu in su è in giù per risponde precisamente à i bisogni di sincronizazione energetica

• Ùn pò micca abusà d'acqua dolce o minerali scarsi

• Ùn pò micca bisognu di una nova infrastruttura propria, a menu chì u costu enormu in termini di timing ritardatu è un usu più grande di i materiali sò cunsiderati.

Se un tippu d'energia hè solu un picculu add-on à u sistema esistente, forse una piccula deviazione da a lista sopra pò esse tollerata, ma s'ellu ci hè qualchì intenzione di scalà u novu tippu d'energia, tutti questi requisiti devenu esse soddisfatti.

Hè veramente u costu generale di u sistema chì hè impurtante. Storicamente, l'usu di u carbone hà aiutatu à mantene u costu generale di u sistema. I sustituti devenu esse sviluppati tenendu contu di i bisogni generali è di i costi di u sistema.

U mutivu per chì u costu generale di u sistema hè impurtante hè perchè i paesi cun sistemi energetichi à costi elevati avranu un mumentu difficiule per competere in un mercatu mundiale postu chì i costi energetichi sò una parte impurtante di u costu di a produzzione di beni è servizi. Per esempiu, u costu di u funziunamentu di una nave da crociera dipende, in una misura significativa, da u costu di u carburante chì usa.

In teoria, i tipi d'energia chì travaglianu cù diversi dispositivi (per esempiu, vitture elettriche è camiò invece di quelli operati da i motori à combustione interna) ponu esse aduprati, ma si pò aspettà un ritardu longu prima di un cambiamentu materiale in l'usu generale di l'energia. Inoltre, una grande rampe in l'usu tutale di materiali per a produzzione pò esse necessaria. U sistema ùn pò micca travaglià se u costu tutale hè troppu altu, o se i materiali ùn sò micca veramente dispunibili, o se u tempu hè troppu lentu.

[2] A cosa maiò chì face cresce un'ecunumia hè una pruvista sempre crescente di prudutti energetichi à bon pattu da pruduce.

L'alimentu hè un pruduttu energeticu. Pensemu à ciò chì accade quandu l'agricultura hè meccanizata, tipicamente aduprendu dispositivi chì sò fatti è operati aduprendu carbone è oliu. U costu di pruduce l'alimentu scende in modu sostanziale. Invece di spende, per esempiu, u 50% di i salarii di una persona nantu à l'alimentu, a percentuale pò calà gradualmente finu à u 20% di i salarii, è dopu à u 10% di i salarii per l'alimentazione, è eventualmente ancu, dicemu, à u 2% di i salarii per manghjà.

Quandu a spesa per l'alimentu cade, si pone l'opportunità per altre spese, ancu cù i salarii chì restanu relativamente livelli. Cù spese alimentarie più basse, una persona pò spende di più in libri (fatti cù prudutti energetichi), o trasportu persunale (cume un veiculu), o intrattenimentu (resu ancu pussibule da i prudutti energetichi). Stranamente, per una economia per cresce, i punti essenziali devenu diventà una parte sempre diminuente di u bilanciu di tutti, affinchì i cittadini abbianu un redditu rimanente dispunibile per più elementi facoltativi.

Hè l'usu di strumenti, fabbricati è gestiti cù prudutti energetichi economici di i tippi adatti, chì sfrutta u travagliu umanu in modu chì i travagliadori possinu pruduce più cibu in un determinatu periodu di tempu. Stu listessu approcciu rende ancu dispunibili assai altri beni è servizii.

In generale, menu hè costu un pruduttu energeticu, più serà utile per un'ecunumia. Un paese chì opera cù un mischju economicu di prudutti energetichi tenderà à esse più cumpetitivu in u mercatu mundiale di quellu chì hà un mischju à costi elevati di prudutti energetichi. L'oliu tende à esse caru; u carbone tende à esse economicu. Questa hè una ragione principale perchè, in l'ultimi anni, i paesi chì utilizanu assai carbone in u so mischju energeticu (cum'è a Cina è l'India) anu sappiutu fà cresce e so economie assai più rapidamente di quelli paesi chì si basanu assai nantu à l'oliu in i so mischji energetichi.

[3] Se i prudutti energetichi diventanu sempre più costosi da pruduce, o a so pruduzzione ùn cresce micca assai rapidamente, ci sò suluzioni tempuranee chì ponu piattà stu prublema dapoi parechji anni.

Di ritornu in l'anni 1950 è 1960, u cunsumu mundiale di carbone è oliu era in crescita rapida. U gas naturale, idroelettricu è (un pocu) nucleare sò stati aghjunti, ancu. U costu di a pruduzzione hè rimasu bassu. Per esempiu, u prezzu di u petroliu, cunvertitu à u valore in dollaru d'oghje, era menu di $ 20 per barile.

Una volta passati l'idillici anni 1950 è 1960, era necessariu di piattà i prublemi associati à l'aumentu di i costi di pruduzzione aduprendu parechji approcci:

• Ughjettu crescente di u debitu – veramente una prumessa di beni è servizii futuri fatti cù energia

• Tassi di interessu più bassi – permette à u debitu crescente di esse menu di un pesu finanziariu

• Ughjettu crescente di a tecnulugia – per migliurà l'efficienza in l'usu di l'energia

• Ughjettu crescente di a mundialisazione – per aduprà u mischju energeticu più economicu di l'altri paesi è u costu più bassu di u travagliu

Dopu à più di 50 anni, paremu di ghjunghje à i limiti in quantu à tutte ste tecniche:

• I livelli di u debitu sò eccessivi

• I tassi d'interessu sò assai bassi, ancu sottu à zeru

• L'utilizazione crescente di a tecnulugia è a mundialisazione anu purtatu à una disparità salariale sempre più grande; parechji impieghi di bassu livellu sò stati eliminati cumpletamente

• A mundialisazione hà raghjuntu i so limiti; A Cina hà ghjuntu à una situazione induve a so pruvista di carbone ùn cresce più

[4] U prublema chì a maiò parte di a ghjente ùn riesce micca à capisce hè u fattu chì cù a depletione, u costu di a produzzione di prudutti energetichi tende à cresce, ma i prezzi di vendita di sti prudutti energetichi ùn aumentanu micca abbastanza per seguità u costu crescente di a depletion.

Di conseguenza, a produzzione di prudutti energetichi tende à calà perchè a produzzione diventa inutile .

Quandu avemu sempre più luntanu da a situazione ideale (oliu menu di $ 20 per barile è crescente in quantità ogni annu), un numeru crescente di prublemi cresce:

• Sia e cumpagnie di petroliu / gas è e cumpagnie di carbone diventanu menu prufittuali.

• Cù prufitti inferiori di e cumpagnie energetiche, i guverni ponu raccoglie menu tasse da queste cumpagnie.

• Quandu i vechji pozzi è mine spariscenu, u costu di u reinvestimentu diventa più un pesu. Eventualmente, u novu investimentu hè ridottu à u puntu chì a produzzione cumincia à calà.

• Cù menu crescita di u cunsumu energeticu, a crescita di a produtività tende à lag. Questu accade perchè l'energia hè necessaria per meccanizà o computerizà i prucessi.

• A disparità salariale tende à cresce; i travagliadori diventanu di più in più cuntenti di i so guverni.

[5] L'autorità chì ùn anu capitu bè perchè è cumu falanu e pruviste d'energia anu presuppostu chì assai più combustibili fossili seranu dispunibuli di ciò chì hè in realtà u casu. Anu ancu presuppostu chì i prezzi relativamente alti per l'alternative saranu accettabili.

In u 2012, Jorgen Randers hà preparatu una previsione per i prossimi 40 anni per u Club di Roma, in forma di libru, 2052 , cù dati assuciati . Fighjendu i dati, vedemu chì Randers prevede chì u cunsumu mundiale di carbone cresce da 28% trà 2010 è 2020. In fattu, u cunsumu mundiale di carbone cresce da 0% in quellu periodu. (Quest'ultima previsione hè basata nantu à e stime di u cunsumu di carbone BP per 2010 è 2019 da a Revisione Statistica di BP di l' Energia Mundiale 2020 , adattata per u cambiamentu di u periodu 2019 à 2020 aduprendu a stima di l'AIE da a so Revisione Globale di l'Energia 2021. )

Hè assai faciule per suppone chì alte stime di risorse di carbone in terra portanu à quantità elevate di carbone attuale estrattu è brusgiatu. L'esperienza mundiale trà 2010 è 2020 mostra chì ùn funziona micca necessariamente cusì in pratica. Per fà cresce u cunsumu di carbone, u prezzu di u carbone furnitu deve stà abbastanza bassu per chì i clienti possinu permette u so usu in i prudutti finali chì furnisce. Gran parte di u suppostu carbone chì hè dispunibule hè luntanu da i centri di pupulazione. Una parte di questu hè ancu sottu u Mari di u Nordu. I costi di estrazione è di consegna diventanu troppu alti, ma questu ùn hè micca pigliatu in contu in e stime di e risorse.

E previsioni di dispunibilità futura di gas naturale soffrenu di a listessa tendenza versu a stimazione eccessiva. Randers hà stimatu chì u cunsumu mundiale di gas cresce da 40% trà u 2010 è u 2020, quandu l'aumentu propiu era di 22%. Altre autorità facenu sopravvalutazioni simili di u futuru usu di carburante, supponendu chì "benintesa", i prezzi resteranu abbastanza alti per permette l'estrazione. A maiò parte di u cunsumu energeticu hè ben intarratu in beni è servizii chì cumpremu, cum'è u costu di un veiculu o u costu di u riscaldamentu di una casa. Se ùn pudemu micca pagà u veiculu, ùn u compremu micca; se u costu di u riscaldamentu di a casa di una famiglia cresce troppu altu, e famiglie risparmiatori abbasseranu u termostatu.

I prezzi di u petroliu, ancu cù a recente crescita di i prezzi, sò menu di $ 75 per barile. Aghju stimatu chì per una pruduzzione di petroliu prufittuosa (cumprese fondi adeguati per reinvestimenti à costi elevati è tasse sufficienti per i guverni), i prezzi di u petroliu devenu esse più di $ 120 per barile. Hè a mancanza di prufittuità chì hà causatu a calata recente di a pruduzzione. Sti prublemi di prufittuità ponu esse previsti chì portanu à una diminuzione di più pruduzzione in u futuru.

Cù stu prublema di prezzu bassu, e stime di combustibili fossili aduprati in scenarii di mudelli climatichi sò guasi sicuramente sopravvalutati. Stu preghjudiziu serà stimatu di cunduce à stimazioni eccessive di cambiamenti climatichi futuri.

L'incredulità chì i prezzi di l'energia aumenteranu sempre per copre i costi più alti di a produzzione porta ancu à crede chì alternative relativamente costose à i combustibili fossili saranu accettabili.

[6] A nostra necessità di forniture energetiche addiziunali di i generi ghjusti hè estremamente alta avà. Ùn pudemu micca aspittà una longa transizione. Ancu 30 anni hè troppu longu.

Avemu vistu in a sezione [3] chì e soluzioni per una mancanza di alimentazione crescente, cume u debitu più altu è i tassi d'interessu più bassi, stanu ghjunghjendu à limiti. Inoltre, i prezzi sò stati inaccettabilmente bassi per i pruduttori di petroliu da parechji anni. Micca troppu stupente, a produzzione petrolifera hà cuminciatu à calà:

Figura 1 – Pruduzione mundiale di petroliu grezzu è condensatu, basatu annantu à i dati di l'amministrazione di l'infurmazione energetica di i Stati Uniti

Ciò chì hè veramente necessariu hè abbastanza energia di i tippi adatti per a populazione in crescita in u mondu. Cusì, hè impurtante guardà u cunsumu energeticu per capita. A Figura 2 mostra a produzzione energetica per capita per trè raggruppamenti:

• Livellu 1: Oliu è Carbone

• Livellu 2: Gas Naturale, Nucleare è Idroelettricu

• Tier 3: Altri Rinnovabili, cumpresu u Venti Intermittenti è u Solar

Figura 2 U cunsumu energicu mundiale per capita per Tier. Quantità finu à 2019 basatu annantu à BP Statistical Review of World Energy 2020. Cambiamenti per u 2020 basatu annantu à stimi furnuti da IEA Global Energy Review 2021.

A Figura 2 mostra chì a più grande goccia hè in u Tier 1: Carbone è Petroliu. In parechji modi, u carbone è u petroliu sò tippi fundamentali di energia per l'ecunumia perchè sò relativamente facili da trasportà è almacenà. L'oliu hè impurtante perchè hè adupratu in a splutazione di macchine agricole, macchine di riparazione di strade, è veiculi di tutti i tippi, cumpresi navi è aerei. U carbone hè impurtante in parte per via di u so low cost, aiutendu i salarii à allargassi ancu di più per i beni finiti è i servizii. U carbone hè adupratu in parechje manere, cumprese a produzzione di elettricità è a fabricazione di l'acciaiu è u cimentu. Usemu u carbone è l'oliu per tene riparate e linee di trasmissione di l'elettricità.

A Figura 2 mostra chì u cunsumu energeticu di u Livellu 2 per capita cresce rapidamente in u periodu 1965 à 1990, ma a so crescita hè rallentata in l'ultimi anni.

E fonti di Energia Verda in u Livellu 3 sò state crescenu rapidamente da una basa bassa, ma a so pruduzzione hè sempre minima paragunata à a pruduzzione generale chì seria necessaria s'elli sustituissinu l'energia da e fonti di Livellu 1 è Livellu 2. Chjaramente ùn ponu micca da solu alimentà l'ecunumia d'oghje.

Hè assai difficiule d'imaginà chì e fonti d'energia di u Tier 2 è di u Tier 3 sianu capaci di cresce senza una assistenza sustanziale da u carbone è u petroliu. Tutte e fonti energetiche di u nivellu 2 è u nivellu 3 d'oghje dipendenu di u carbone è di u petroliu in parechji punti di a catena di a so pruduzzione, distribuzione, operazione è eventuale riciclamentu. Se mai ghjunghjemu à e fonti d'energia di u Livellu 4 (cume a fusione o u solare spaziale), mi aspetteraghju chì anch'elli averanu bisognu d'oliu è / o di carbone in a so pruduzzione, trasportu è distribuzione, à menu chì ci sia una transizione incredibilmente longa, è una grande cambiamentu di l'infrastruttura energetica.

[7] Hè faciule per i circadori energetichi di mette a vista troppu bassa.

[a] Avemu bisognu di guardà à a struttura di costi energetichi estremamente bassa di l'anni 1950 è 1960 cum'è mudellu, micca qualchì struttura di costi assai più altu.

Avemu piattatu i prublemi energetichi di u mondu dapoi anni è anni daretu à a crescita di u debitu è ​​à a calata di i tassi d'interessu. Cù livelli di debitu assai alti è tassi d'interessu assai bassi, diventa menu fattibile di stimulà l'ecunumia aduprendu questi approcci. Avemu veramente bisognu di prudutti energetichi assai economici. Questi prudutti energetichi anu da furnisce una gamma completa di servizii richiesti da l'ecunumia, micca solu elettricità intermittente.

Torna in l'anni 1950 è 1960, u raportu di Energia Guadagnata à Investimentu Energeticu era prubabile in a gamma 50: 1 per parechji prudutti energetichi. I prudutti energetichi eranu assai prufitti; puderanu esse altamente tassati. I prudutti energetichi alternativi chì sviluppemu oghje devenu avè caratteristiche simili sì devenu veramente ghjucà un rolu impurtante in l'ecunumia.

[b] Un studiu recente dice chì e emissioni di gasu à serra relative à u sistema alimentariu contanu un terzu di u gasu di riscaldamentu glubale antropogenicu tutale. Un modu per cultivà abbastanza alimentu hè chjaramente necessariu.

Chjaramente ùn pudemu micca cultivà alimenti aduprendu elettricità intermittente. L'agricultura ùn hè micca un travagliu facilmente elettrificatu. Se ùn avemu micca un'alternativa, u carbone è u petroliu chì stemu aduprendu avà in l'agricultura deve veramente cuntinuà, ancu s'ellu ci vole subvenzioni.

[c] L'elettricità idroelettrica pare una bona fonte d'energia, ma in pratica hà parechje carenze.

Alcune di e dighe idroelettriche avà in piazza anu più di 100 anni. Questu hè vicinu à a vita di u cimentu in i matrali. Un mantenimentu è una riparazione impurtanti (aduprendu indirettamente u carbone è l'oliu) sò prubabilmente necessarii se queste dighe vanu à cuntinuà à esse aduprate.

L'acqua dispunibule per furnisce l'energia idroelettrica tende à cambià assai cù u tempu. A Figura 3 mostra a generazione di energia elettrica in California per mesi.

Figura 3. Pruduzione di energia idroelettrica in California per mese, basatu annantu à i dati di l'amministrazione di l'infurmazione energetica di i Stati Uniti.

Cusì, cum'è una materia pratica, l'energia idroelettrica deve esse equilibrata cù combustibili fossili per furnisce l'energia chì pò esse aduprata per alimentà una fabbrica o scaldà una casa in l'invernu. U almacenamentu di a bateria ùn seria mai abbastanza. Ci hè troppu lacune, chì duranu mesi à volta.

Se l'energia idroelettrica hè aduprata in una zona tropicale cù stagioni secche è umide, u risultatu seria ancu più stremu. Un paese poveru cù una nova centrale idroelettrica pò truvà difficiule a pruduzzione di a pianta. L'elettricità pò esse aduprata solu per attività assai facoltative, cume a minatura di i bitcoin, o ricaricà piccule batterie per luci è telefoni.

Ogni nova diga idroelettrica corre u risicu di caccià l'acqua chì un altru dipendia per l'irrigazione o per a so propria generazione di elettricità. Una guerra puderia resultà.

[d] L'approccii attuali per prevene a deforestazione parenu soprattuttu di spustà a deforestazione da i paesi à redditu elevatu à i paesi à redditu bassu. In tuttu, a deforestazione s'aggrava piuttostu chè megliu.

Figura 4. Percentuale di superficie forestale di superficie, per gruppu di redditu, basatu annantu à i dati di a Banca Mondiale.

A Figura 4 mostra chì a deforestazione aggrava rapidamente in i paesi à Bassi Redditi cù e pulitiche d'oghje. Ci hè ancu una tendenza menu pronunzia versu a deforestazione in i paesi à redditu mediu. Hè solu in i paesi à Altu redditu chì e zone di terra diventanu sempre più fureste. In tuttu (micca indicatu), a zona boscosa per u mondu in tuttu cade, annu dopu annu.

Inoltre, ancu quandu a replantazione hè fatta, e novi fureste ùn anu micca e listesse caratteristiche di quelle fatte da l'ecosistemi naturali. Ùn ponu micca accoglie tante spezie sfarenti quant'è l'ecosistemi naturali. Sò prubabili di esse menu resistenti à prublemi cum'è infestazioni d'insetti è incendi di furesta. Ùn sò micca veri sustituti per l'ecosistemi forestali chì a natura crea.

[e] A manera chì u ventu intermittente è u sulare sò stati aghjunti à a rete elettrica soprappaganu assai questi fornitori, in relazione à u valore chì aghjunghjenu à u sistema. Inoltre, i sussidi per e energie rinnovabili intermittenti tendenu à caccià i pruduttori più stabili, degradendu a situazione generale di a rete.

Se u ventu è u solare sò da aduprà, i pagamenti per l'elettricità chì furniscenu devenu esse ridimensionati per riflettà u veru valore chì aghjunghjenu à u sistema generale. In generale, questu currisponde à u risparmiu in l'acquisti di combustibili fossili chì i fornitori di energia elettrica anu da fà. Questa serà una piccula quantità, forse 2 centesimi per kilowatt ora. Ancu sta piccula quantità, in teoria, puderia esse ridutta per riflettà i più grandi costi di trasmissione elettrica associati à queste fonti intermittenti.

Notemu chì a China face un passu maiò in a direzzione di riduce i sussidi per eolica è solare. Hà dighjà tagliatu drammaticamente e so sovvenzioni à l'energia eolica; novi taglii di sussidii per l'energia solare diventeranu effettivi u 1u aostu 2021.

Una grande preoccupazione hè l'impattu distorsionante chì l'attuali approcci di tariffu per u ventu è u sole anu nantu à u sistema elettricu generale. Spessu, sti approcci producenu prezzi à l'ingrossu assai bassi, o negativi, per altri fornitori. I fornitori nucleari sò particolarmente danneggiati da tali pratiche. U nucleare hè, naturalmente, un fornitore di energia elettrica à bassu CO2.

Mi pare chì in ogni parte di u mondu, qualchì fornitore di tippu di utilità deve analizà ciò chì deve esse u finanzamentu generale di u sistema elettricu. E fatture à l'individui è à l'imprese anu da riflettà questi costi attuali attesi. Stu approcciu puderia evità i tassi artificialmente bassi chì u sistema di tariffu attuale genera spessu. Se un finanzamentu adeguatu pò esse uttenutu, forse alcuni di i tagli d'angulu chì portanu à interruzioni elettriche, cume scontri di recente in California è Texas, ponu esse evitati.

[8] Quandu guardu i requisiti per una transizione energetica riesciuta è l'ostaculi chì simu in contru, hè difficiule per mè di vede chì qualsiasi approcci attuali pò riesce.

Sfurtunatamente, hè difficiule per mè di vede cumu l'elettricità intermittente pò salvà l'ecunumia mundiale, o ancu fà un colpu in i nostri prublemi. Avemu cercatu per un bellu pezzu, ma ùn avemu ancu trovu suluzioni daveru vale a pena di cresce. Forse un novu "approcciu di u Tier 4" puderia esse utile, ma tali soluzioni parenu ghjunghje troppu tardi.