В общественном сознании зачастую наблюдается идея нескончаемого технологического прогресса и экономического роста. Мы свыклись с постоянным наращиванием нашего потребления энергии, что отражается во многих аспектах нашей жизни, от личного комфорта до промышленного производства.
Однако это представление ставится под сомнение тем, что мировая энергетика, на которой основано благополучие нашего общества, может в какой-то момент достигнуть пика и начать снижение к более скромным показателям.
Вопрос стоимости и рентабельности энергии становится все более актуальным. Одним из инструментов, которые позволяют нам понять эту проблему, является понятие "EROEI" - Energy Returned on Energy Invested (соотношение полученной энергии к затраченной, энергетическая рентабельность).
Что такое EROEI?
EROEI - это физический, а не экономический показатель. Он используется для определения количества полезной энергии, которую можно получить из определенного источника, в отношении количества энергии, которое необходимо для его добычи, переработки и доставки. Иначе говоря, это показатель того, сколько энергии мы получаем "взамен" на вложенную в процесс добычи энергию. Если энергетическая рентабельность меньше или равна 1, это означает, что для добычи единицы энергии необходимо затратить больше или столько же энергии, что делает процесс бесполезным. Если же EROEI больше 1, это означает, что мы получаем больше энергии, чем вкладываем.
Важность энергетической рентабельности обусловлена тем, что энергия, которую мы используем, должна быть, по крайней мере, достаточной для покрытия затрат на ее добычу и распределение. Это особенно актуально в энергетически интенсивных обществах, где необходим большой объем энергии в виде электричества и топлива, для поддержания социальной и экономической инфраструктуры. EROEI позволяет нам понять, какие источники энергии наиболее эффективны в этом отношении и могут ли они быть устойчивыми в долгосрочной перспективе.
Немного истории.
Понятие EROEI было впервые предложено и применено в середине 20 века, когда аналитик в сфере мировой энергетики Чарльз Холл и его коллеги впервые ввели этот термин для изучения вопросов энергетической эффективности и устойчивости.
Основываясь на наблюдениях за тем, как изменяется энергетическая отдача от различных источников энергии со временем, Холл пришел к выводу, что EROEI является важным показателем для понимания энергетического потенциала и устойчивости этих источников.
Особое внимание в работах Холла уделялось тому, как с течением времени изменяется энергетическая рентабельность углеводородного топлива, такого как нефть и природный газ. Он обнаружил, что по мере исчерпания этих ресурсов и увеличения затрат на их добычу, EROEI этих источников энергии снижается. Это было важное наблюдение, которое указывало на ограниченность углеводородов и необходимость исследования альтернативных, более устойчивых источников.
Несколько примеров.
EROEI варьируется в зависимости от источника энергии, и эта разница становится очевидной при сравнении нескольких ключевых примеров. Взглянем на несколько типичных источников энергии и их показатели:
- Углеводороды: традиционно углеводороды имели высокую энергетическую рентабельность. Например, нефть в середине 20-го века могла иметь EROEI около 100:1, что означает, что на каждую потраченную единицу энергии мы получали 100 единиц энергии. Однако, по мере истощения легкодоступных месторождений и перехода к более трудноизвлекаемым запасам, таким как битуминозные пески и глубоководная нефть, EROEI нефти снизился до около 25:1 к 2020-м годам.
- Ядерная энергия: этот показатель для ядерной энергии может быть сложнее для определения, так как его расчет зависит от многих переменных, включая тип используемого топлива и тип реактора. Однако, в общем, оценки для EROEI ядерной энергии колеблются в диапазоне от 70:1 до 100:1. Это неудивительно, учитывая колоссальную энергетическую плотность ядерных видов топлива, однако стоит учесть, что доступность такого топлива как уран постепенно снижается.
- Возобновляемые источники энергии: EROEI для возобновляемых источников энергии также варьируется. Солнечная энергия обычно имеет значение от 10:1 до 20:1, в зависимости от технологии и географического расположения. Ветровая энергия может иметь EROEI около 20:1 или даже выше. Однако важно помнить, что энергетическая рентабельность этих технологий может расти по мере улучшения эффективности и снижения затрат на производство оборудования.
Еще раз отметим - чем больше этот показатель для каждого вида энергетики, тем лучше для общества и его экономики. Высокий EROEI означает "дешевизну" добываемой энергии, ее высокую рентабельность.
Важно отметить, что EROEI не является статичным показателем. Он может изменяться со временем в зависимости от технологических улучшений, изменений в доступности ресурсов и изменений в методах извлечения и обработки энергии. Например, по мере улучшения технологий и увеличения масштаба производства, энергетическая рентабельность солнечных панелей значительно увеличилась за последние десятилетия.
В то же время, углеводородные источники топлива столкнулись с уменьшающимся EROEI из-за истощения легкодоступных запасов и перехода к более трудноизвлекаемым источникам. Это является ярким примером того, как динамика этого показателя может отражать изменения в глобальной энергетической системе и оказывать влияние на нашу способность удовлетворять потребности в энергии.
Насколько актуальна проблема?
С течением времени актуальность исследований в этой области только усиливается. Ведь по мере истощения традиционных источников энергии, таких как нефть и природный газ, растет значимость альтернативных источников энергии. EROEI является ключевым показателем для сравнения различных источников энергии и определения их устойчивости и жизнеспособности в долгосрочной перспективе.
В настоящее время многие ученые и исследователи занимаются изучением энергетической рентабельности для формирования долгосрочных стратегий в энергетике. В частности, существует множество исследований, направленных на улучшение показателей EROEI возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая энергия, с целью оптимизации их использования и повышения их энергетической эффективности.
Однако несмотря на свою важность, этот вопрос часто недооценивается в общественном дискурсе и в политике. Это связано с тем, что многие из традиционных показателей, используемых для оценки энергетической эффективности и устойчивости, такие как стоимость производства и рыночная цена, не учитывают в полной мере долгосрочные энергетические затраты и выгоды, которые могут быть выявлены с помощью EROEI.
Стоит помнить, что EROEI это сугубо физическая величина, которая строится на фундаментальных законах мироздания, и не зависит от политических решений. Невозможно заставить природу подстроится под наши потребности и сделать добычу энергетических ресурсов физически более "дешевой".
Не единственный показатель.
Несмотря на важность вопроса энергетической рентабельности, существуют и другие показатели, позволяющие отследить тенденции в мировой энергетике. Некоторые ученые указывают на то, что EROEI не всегда полно и адекватно отражает общую картину, поскольку он не учитывает различные экономические, технологические и социальные факторы, которые могут влиять на энергетическую эффективность и устойчивость.
Критики также указывают, что EROEI может быть слишком сложным для измерения и интерпретации, поскольку он зависит от множества переменных, включая технологии добычи и обработки, географическое положение, политические и экономические условия и многое другое.
Существуют и другие показатели, которые могут быть использованы для оценки энергетической эффективности и устойчивости, включая соотношение полученной энергии на затраченный капитал, общие значения энергоёмкости различных ресурсов и прочее.
Однако, несмотря на необходимость в учете прочих показателей, энергетическая рентабельность имеет ключевую роль для отслеживания экономической эффективности энергетического сектора. EROEI остается важным и полезным инструментом для понимания долгосрочной энергетической устойчивости и для сравнения различных источников энергии.
Тенденция снижения EROEI в будущем.
Взгляд на будущее мировой энергетики через призму рентабельности показывает, что глобальный показатель EROEI будет снижаться. Причина этому - истощение традиционных наиболее рентабельных углеводородных источников и переход к альтернативным источникам с более низким показателем рентабельности.
По мере истощения легкодоступных запасов углеводородов, добыча становится все более сложной и затратной, что ведет к снижению EROEI. Конечно, параллельно происходит рост использования возобновляемых источников энергии, таких как ветровая и солнечная энергия. Но хотя технологии в этих областях продолжают улучшаться, достичь показателей рентабельности угля и нефти середины 20-го века не представляется возможным.
Этот процесс ведет к изменению ландшафта мировой энергетики, возникает необходимость во все больших капиталовложениях в этот сектор, для поддержания текущего уровня энергопотребления. EROEI различных источников энергии становится все более важным фактором, определяющим эффективность и устойчивость этой сферы.
Ситуация с углеводородами.
С точки зрения EROEI, будущее углеводородной энергетики выглядит все более неопределенным. Спад рентабельности для нефти и газа неизбежен по мере истощения доступных запасов и необходимости перехода к более труднодоступным и энергозатратным месторождениям. В то же время растущие требования к снижению выбросов углерода приводят к давлению на отрасль углеводородной энергетики.
Снижение показателя рентабельности углеводородной энергетики имеет значительные последствия. Первоначально это может привести к росту цен на энергию, так как затраты на добычу и переработку увеличиваются. На более продолжительной основе это может оказать влияние на экономическую устойчивость отрасли, и даже на мировую экономику в целом.
Предсказать точные сроки, когда EROEI углеводородной энергетики упадет до критически низкого уровня сложно, и существует много различных мнений на этот счет. Однако многие ученые и эксперты согласны, что снижение актуальности углеводородной энергетики будет продолжаться.
Необходимость перехода к устойчивой энергетике.
EROEI - это не просто теоретический показатель, он является критическим компонентом нашего благополучия, которое строится на доступности дешёвой энергии. Уменьшение рентабельности углеводородных источников подчеркивает неизбежность их исчерпания и ставит перед нами необходимость найти альтернативы, прежде чем углеводороды станут слишком затратными для экономической добычи.
Устойчивая энергетика представляет собой концепцию, которая выходит за рамки простого уменьшения использования углеводородов. Она включает в себя целый ряд стратегий, которые могут помочь нам преобразовать наши энергетические системы и обеспечить устойчивое, надежное и доступное энергоснабжение.
- Повышение эффективности:
Снижение энергопотребления через повышение энергоэффективности – один из самых очевидных способов уменьшить нагрузку на наши энергетические системы. Этот подход должен охватывать все области, от энергоэффективного строительства до энергоэффективных транспортных средств и промышленных процессов.
- Разнообразие энергетических источников:
Диверсификация энергетических источников помогает уменьшить нашу зависимость от одного источника энергии и сделать наши энергетические системы более устойчивыми к изменениям.
- Возобновляемая энергия:
Возобновляемые источники энергии, такие как ветер, солнце и вода, обладают значительным потенциалом для увеличения нашего энергетического баланса без ущерба для окружающей среды. Кроме того, поскольку их запасы не ограничены, они могут помочь обеспечить наше долгосрочное энергетическое будущее.
- Хранение энергии и управление спросом:
Энергохранилища, такие как промышленные аккумуляторы, и стратегии управления спросом, такие как "умные сети", могут помочь сгладить нестабильность производства возобновляемой энергии и обеспечить надежное энергоснабжение.
- Рециклинг в экономике:
Переход к принципу реиспользования в экономике, где отходы одной системы используются как ресурсы для другой, может также помочь увеличить энергетическую эффективность и уменьшить наши общие энергетические потребности.
Вместе эти стратегии представляют путь к более устойчивому планированию экономики в будущем. EROEI – это инструмент, который помогает нам осознать необходимость и срочность этих изменений. Он подчеркивает, что наша текущая траектория не является устойчивой и что нам необходимо переосмыслить наш подход к энергии, чтобы обеспечить наше будущее.