Viitorul probabil 1 - criza energetica

Ce va aduce viitorul ? 
Nu stiu exact ce va fi. Dar pot sa fac un mic pariu cu viitorul, eventual cu ceva argumente.

Resursele

Evolutia oricarei populatii, de la bacterii pana la oameni este limitata de resursele disponibile in mediul pe care il are la dispozitie. Cum va mai trece ceva timp pana vom putea coloniza alte planete, suntem limitati la resursele de pe pamant.

Populatia pamantului creste exponential, si va atinge destul de curand limitele resurselor. In ultimii 500 ani cresterea populatiei este de-a dreptul spectaculoasa.

Privind din avion, am avut revelatia faptului ca umanitatea nu a acoperit inca tot pamantul (din fericire). Mai exista loc de crestere, orasele sunt mai degraba ca niste musuroaie de furnici separate inca de zone intinse de vegetatie. Pentru productia hranei ar mai fi loc o vreme, o spun crizele de supraproductie. Problema apare la resursele energetice pe care ne-am obisnuit sa le folosim, inclusiv pentru producerea hranei (vezi motorina utilizata la aratul mecanizat).


Resursele energetice din scoarta terestra

Resursele energetice extrase din pamant (carbune, petrol, gaze) au alimentat evolutia economica in ultimele sute de ani si au permis cresterea productivitatii agricole. Totusi, aceste resurse sunt finite, iar cresterea consumului este exponentiala, la un moment dat consumul va depasi resursele si probabil suntem destul de aproape de acel punct.

Petrolul este momentan cel mai eficient de extras, transportat si mai ales de depozitat. Pentru a stoca aceeasi unitate de energie sub forma de electricitate este nevoie de baterii cu volum si greutate mult mai mare si mult mai scumpe decat un bidon de benzina. Sunt semne insa ca petrolul a atins varful de exploatare, iar de acum incolo exploatarea va deveni din ce in ce mai scumpa, practic se va cheltui mai multa energie pentru a extrage o unitate de energie/petrol (vezi EROEI).

Carbunele este o resursa mult mai putin eficienta, se cheltuie mult mai multa energie pentru a obtine o unitate de energie din carbune. Daca petrolul si gazul se vor scumpi, va deveni mai convenabila gazeificarea carbunelui, procedeu nu tocmai ecologic, dar care poate transforma carbunele intr-un combustibil mai usor de utilizat si transportat. Totusi, carbunele este format in exclusivitate din energia acumulata de plantele pamantului in miliarde de ani, rata de consum actuala il va epuiza destul de repede.

[P.S.] Teoria cea mai larg acceptata este ca Petrolul si Gazul natural s-au format si resturile fosile de plante si animale. Mai jos este o teorie foarte controversata, a originii "Abiogenice" a petrolului si gazului natural.
Gazul ar putea sa mai produca o surpriza, el nu este o resursa fosila, nu deriva din plante care au acumulat energia solara. Metanul este un compus destul de des intalnit in univers, ar putea exista zacaminte mult mai mari decat sunt cunoscute in acest moment. Exista teorii care spun ca si zacamintele de petrol s-ar regenera cu o anumita rata, dar mult mai mica decat extractia. Nu m-ar mira sa aflam ca petrolul s-a format din metan in anumite conditii speciale (presiune, etc).

Uraniul folosit la centralele nucleare este si el o resursa limitata pe pamant. Vom mai castiga ceva timp folosind aceasta resursa (fisiunea Uraniului sau a derivatului Plutoniu), dar pe termen lung se va epuiza si el. Plutoniu nu exista in stare libera pe pamant, daca a existat s-a descompus de mult (Uraniu se descompune natural mult mai lent).

Hidrogenul este marea speranta energetica. Fuziunea hidrogenului poate oferi foarte multa energie, este procesul care are loc in soare. Fuziunea hidrogenului este ceva mai ecologica decat fisiunea uraniului, se produce heliu. Reactia pune insa inca probleme, se pot face bombe dar este mai greu de tinut sub control.


Resursele energetice alternative

Cam toata energia alternativa vine de la soare, de la biodiesel pana la hidrocentrale, centrale eoliene si celulele fotoelectrice.

Biodiesel-ul se extrage din plante care au captat prin fotosinteza energia radiatiilor solare. Centralele eoliene se bazeaza pe incalzirea inegala a aerului de catre soare. Apa pentru hidrocentrale urca in nori si coboara pe munte cu ajutorul razelor soarelui.

Celulele fotoelectrice capteaza direct energia solara, inca cu randament destul de mic. Si energia din carbune a fost la un moment dat acumulata de niste plante prin fotosinteza. Doar energia mareelor nu vine direct de la soare, ci de la gravitatia lunii dar nu mi se pare o sursa foarte importanta.

Ceva mai eficienta decat transformarea soarelui in energie electrica este momentan transformarea lui in caldura si de acolo in energie electrica pe acelasi principiu ca centralele termoelectrice. De fapt si centralele nucleare produc energia tot prin generarea de caldura si actionarea unor turbine.

Energia electrica

Se tot vorbeste despre energia electrica ca fiind solutia viitorului. Este destul de usor de transportat si este ne-poluanta cand este consumata. Este insa este foarte greu de stocat, bateriile au un volum/greutate foarte mare si sunt foarte scumpe. In plus, pentru producerea electricitatii trebuie folosita o alta forma de energie, cu poluarea aferenta.

Un document care mi-a cazut in mana despre producerea de energie electrica in SUA arata ca:
- aproape 2/3 din energia consumata se pierde in procesul tehnologic al producerii de electricitate. Pierderea de transport este mult mai mica, de aproximativ 7%
- aproape jumatate din energie este bazata pe carbune, dar practic reprezinta mai putin decat pierderile tehnologice ale intregii productii de electricitate.
- ceva mai mult de 1/5 din productia de energie electrica este generata din gaze naturale
- cam un sfert din energia electrica este generata de centrale nucleare
- energia regenerabila produce mai putin de 1/10 din energia electrica.

Ca si comentariu, energia alternativa are un procent foarte mic, din cauza ca este inca foarte ne-eficienta. Hidrocentralele sunt eficiente, dar resursele naturale sunt foarte limitate fata de consumul curent. Procentul de energie regenerabila ar fi mult mai mic daca am lua in calcul si energia consumata in transport. Nu ne putem astepta in viitorul apropiat ca energia alternativa sa acopere prea mult din energia consumata. Scaderea consumului ar fi o cale mai eficienta pentru moment.


Energia folosita in transport

Energia folosita in transport este uriasa. Un motor de autoturism de 70 cai putere dezvolta o putere maxima de 55KW, adica 55000W, adica echivalentul a 27 de aeroterme de 2000W. Consumul la utilizare normala este mult mai mic, dar am vrut sa subliniez ordinul de marime.

Masinile electrice

Intrucat randamentul de transformare este destul de mic (cred ca 50% este prea bine), energia electrica necesara unei masini este cel putin dubla decat energia dezvoltata. Chiar daca electricitatea ar fi ieftina, stocarea energiei este foarte costisitoare si voluminoasa, iar "facutul plinului" trebuie sa dureze de ordinul orelor.

Acum intelegem de ce masinile electrice nu au avut o crestere foarte spectaculoasa. Se pare ca in ultima vreme costurile per kilometru s-au apropiat (electric vs. benzina) si va deveni rentabil electricul ca si consum daca mai creste putin pretul petrolului. Costul de intretinere a bateriei s-ar putea insa sa afecteze negativ competitivitatea masinilor electrice, la fel cu timpul de incarcare si autonomia.

Masinile "pe hidrogen" sau " pe HHO"

O metoda mult mai eficienta ca spatiu de stocare a energiei este ca gaze care pot fi folosite in arderi. Hidrogenul ar putea fi o alegere, desi este mai instabil decat banalul gaz petrol lichefiat (GPL). Hidrogenul nu este o resursa energetica in sine, se obtine din hidroliza apei, prin consumarea unei cantitati de energie electrica egala plus pierderi, dar are avantajul ca ocupa volum si greutate mult mai mici decat o baterie.

Tot prin hidroliza apei se poate obtine un amestec de hidrogen si oxigen numit HHO (nu H2O!) care se poate arde in motoare. In ciuda unor afirmatii ale unora, legile in vigoare ale fizicii ne asigura ca energia electrica consumata este mai mare decat energia final generata. Sper sa nu devina si astea ne-constitutionale :)


Despre predictii

Ca si "timpul probabil", viitorul nu poate fi prevazut cu exactitate, putem face doar estimari asupra lui (mai mult sau mai putin exacte). Daca pentru indivizi izolati viitorul este foarte impredictibil, grupurile mari de oameni au un comportament ceva mai predictibil.

La fel cum pentru o particula dintr-un gaz nu se pot face predictii, dar pentru un gaz la o anumita concentratie, presiune si temperatura putem prezice ca va lua foc, este mult mai usor sa estimezi comportarea sistemelor economice in anumite circumstante.

Asimov a imaginat chiar o stiinta care sa prezica viitorul, numita "psihoistorie", in ciclul SF "Fundatia". Si el a introdus insa factorul impredictibil, care poate rasturna calculele facute. Orice predictie (inclusiv aceasta) trebuie luata cel putin cu aceasta rezerva.



Concluzie

Este foarte probabila escaladarea unei crize energetice in urmatorii ani. Pentru mine semnul a fost dublarea pretului la petrol pe varful bulei economice. Mi s-a spus ca pretul a fost urcat speculativ, dar este clar ca unii actori economici au inceput deja sa miroasa sfarsitul erei petrolului ieftin. Solutii miraculoase nu vor fi disponibile, adaptarea va cere transformari majore ale modului de viata actual.

In episodul viitor voi analiza posibile solutii la probabila criza energetica a viitorului.

"The more I say, the more I know" . Republicarea articolelor este permisa cu citarea autorului