Энергетический переход — это не просто похоронный звон для ископаемого топлива. По мнению некоторых экспертов, он также выявил недостатки в идее, которая десятилетиями беспокоила некоторых ученых: если мы переходим на менее энергоемкие виды топлива, можем ли мы остаться без достаточного излишка для общества?
В основе этой дискуссии лежит один из самых важных физических показателей, о котором вы никогда не слышали: возврат энергии на инвестиции или EROI.
Разработанный в 1980-х годах системным экологом Чарльзом А.С. Холлом и другими, основной принцип EROI, также называемый энергией, возвращаемой на вложенную энергию, прост: источник энергии полезен только в том случае, если вы можете получить от него больше энергии, чем то, что вы вложили.
Для Холла важное применение этой концепции было в добыче нефти. Нефть — энергоемкое топливо. Если его можно получить с относительно небольшими затратами энергии, он может принести большую прибыль с точки зрения EROI. Но по мере того, как добыча становится все труднее и для этого процесса требуется больше энергии, отдача от этих инвестиций в энергию уменьшается, и в какой-то момент в результате этого процесса может получиться нефть, которая не стоит затраченных на нее энергии.
В своей книге 2017 года об EROI, озаглавленной «Объединяющий принцип биологии, экономики и устойчивости», Холл подробно описывает, как развитые общества нуждаются в избытке энергии для поддержания множества видов деятельности, не связанных с производством энергии, которые имеют место в современной жизни.
Иерархию энергетических потребностей общества можно представить графически в виде пирамиды с извлечением и очисткой энергии внизу и обеспечением образования, здравоохранения, искусства и т.д. наверху.
Ключевая концепция выживания общества?
Холл и такие ученые, как Джессика Ламберт из организации Next Generation Energy Initiative, подсчитали, что для поддержания искусства и аналогичной передовой общественной деятельности потребуется EROI 14:1. Другими словами, только топливо, которое может дать как минимум в 14 раз больше энергии, чем они потребляют, сможет удержать современное общество на плаву.
Ученые применили расчеты EROI к ряду источников энергии. Результаты для возобновляемых источников энергии.
В обзоре 2014 года Холл, Ламберт и Стивен Балог из Государственного университета Нью-Йорка обнаружили, что у PV средний EROI составляет около 10:1. С береговым ветром дела обстоят лучше - 18:1.
Из всех изученных вариантов безуглеродной генерации только гидроэнергетика оказалась многообещающим источником энергии с EROI 84:1. Даже ядерная энергетика, казалось, предлагала минимальный потенциал для поддержки общества с EROI 14:1.
Добавление нового измерения
Майкл Либрейх, генеральный директор Liebreich Associates и основатель BloombergNEF, подчеркивает недостаток в логике EROI, приводя пример двух солнечных компаний, производящих идентичные фотоэлектрические панели. Первый потребляет вдвое больше энергии, чем второй, что значительно ухудшает его EROI.
Но это сравнение не дает никакой информации о рассматриваемых энергозатратах. Это делает его «безразмерным» показателем, и поэтому он «абсолютно бесполезен», - сказал Либрейх.
Чтобы проиллюстрировать еще один очевидный недостаток EROI, представьте себе два гипотетических источника энергии с разными EROI, скажем, 10:1 и 20:1. Основываясь только на значениях EROI, второй источник энергии кажется вдвое более полезным. Можно сказать, что 1 мегаватт-час энергии, вложенный во второй источник, дает в два раза больше мегаватт-часов.
Но теперь предположим, что второму источнику требуется в два раза больше времени, чем первому, чтобы обеспечить отдачу от вложенной энергии. Если первый источник вырабатывает 10 ГВтч за 10 лет, а второй - 20 ГВтч за 20 лет, то оба производят 1 ГВтч в год, так что они имеют одинаковую ценность на годовой основе.
По словам Либрейха, в энергетических системах время важно, потому что даже скромный EROI может быть полезен, если окупаемость инвестиций может быть окупаема за короткий период - дни или недели вместо лет.
