A nagy nettóenergia-vita (3/1.): Mi az a nettó energia és miért lenne fontos többet tudnunk róla?

2015. június 24. - twentydigitcombination

Ha megújuló energiaforrásokról van szó és a felszínes sajtóhírekből tájékozódunk, könnyű fekete-fehér igazságként tekinteni az „ingyen energia” közeli eljövetelére [1], és hogy a napelemek és szélturbinák azok a technológiák, amelyek majd minden gondunkat megoldják. Hasonlóan kategorikus kijelentésekkel találkozhatunk az ellenoldalon is. Azonban, ahogy az minden más témánál lenni szokott, legyen az az egészséges táplálkozás vagy a tengerimalacok helyes takarmányozása, minél inkább belemélyül az ember, annál több a kérdőjel és az egyrészt-másrészt.

Nézzünk csak rá erre az illusztrációra, amelyhez hasonlóakat tucatjával dob ki a Google. Értem persze a mögöttes jelentést a természettel való összhangról, de nem árt nem elfelejteni, hogy a szélturbina, a napelem, és bármilyen más modern megújulónak tekintett energia technológia, bármennyire is zöldnek mondjuk, nem a földből nő ki, hanem az ipari társadalom terméke. Amikor fenntartható energetikai átmenetről beszélünk, ebben a keretben kell gondolkodnunk.

Miért is fontos ez? Ahhoz, hogy energiát termeljünk, energiát kell befektetnünk. Az EROI vagy EROEI (Energy Return on Energy Investment, magyarul: energiakihozatal, energiamérleg) az energiatermelési folyamatba bevitt, majd onnan kinyert energia arányának mutatószáma. Ha egy adott olajmező esetében az EROI 15:1, akkor egy hordó olajnyi energiabefektetéssel annak 15-szörösét nyerjük ki, ami a társadalom számára hasznosítható lesz. Ha egy adott szélturbina esetén az EROI 11:1, akkor a turbina élettartama során a gyártásába, felállításába, üzemeltetésébe, majd elbontásába fektetett energia tizenegyszeresét adja vissza a társadalomnak. A fosszilis erőforrások kihozatala a legjobb lelőhelyek fokozatos kimerülésével csökken: az olajtermelés hőskorában akár 100:1 felett is lehetett ez az arány, ma pedig már csak tizedakkora. Hasonló folyamat látható a földgáz esetében is, ezzel szemben a szén energiakihozatala egyelőre stabilan magas maradt.[2] A fosszilis erőforrásokat kitermelő technológia fejlődhet ugyan, ám végül természetszerűen a geológia győz így a kinyert energia egyre kisebb lesz. Ezzel szemben a modern megújuló energiaforrások (a nap-, a szél-, valamint az árapály és geotermikus energia tartoznak ide, az eleve magas kihozatallal és sok más egyéb előnyös tulajdonsággal rendelkező, évszázados szinten kiforrott technológiájú vízierőművek nem) esetében az EROI alacsonyról indul, ám a technológia fejlődésével – bizonyos határokon belül – emelkedhet.

Az EROI fontos mutató abból a szempontból, hogy kifejezi, egy adott energiaforrás, technológia mekkora nettó hasznot, szó szerint éltető erőt biztosít a társadalomnak. Különböző becslések születtek arra, mekkora az a minimális arányszám, amely mellett a mai ipari civilizáció működtethető, annak jelenlegi szervezettségi fokán. 3-5:1 arány mellett csak a legalapvetőbb szükségletek kielégítése biztosítható [3]., a fejlett társadalmak esetében legalább 8:1-10:1, de inkább afeletti értékekre van szükség [4].

Ha csökken az EROI, akkor egyre kevesebb jut tudományra, művészetre, oktatásra, egészségügyre, hiszen egyre nagyobb ráfordítást igényel a Maslow-piramis talapzatán található alapvető szükségleteink kielégítése. Fontos látni, hogy ha a társadalmat eltartó teljes energiatermelés kihozatala 40:1-ről 30:1-re csökken, az jóval kisebb negatív hatással jár, mint ha mondjuk 10:1-ről csökkenne 5:1-re a mutató, ugyanis utóbbi esetben ugrásszerűen, nem lineáris módon emelkedik az energiatermeléshez szükséges erőfeszítés mértéke. Ez a „nettóenergia-szakadék” (Net Energy Cliff, lásd a lenti ábrát) [5]. Mindez a másik irányban is igaz: a társadalom jólétét kifejező mutatók egy ideig együtt nőnek a rendelkezésre álló nettó energiával, ám 20:1 EROI, illetve 150 GJ/fő/év energiamennyiség felett telítődés tapasztalható és a további energiabevitel már nem járul hozzá lényegesen a jólét emelkedéséhez. [6]

Mi következik mindebből? Egyrészt, mivel az alacsonyan függő, legízletesebb gyümölcsöket szedjük le először a fáról, úgy a legjobb minőségű (legmagasabb EROI értékű) fosszilis tüzelőanyagokat használtuk fel a XX. század során, így ma a kevésbé jobb minőségűekkel kell beérnünk, a jövőben pedig ez a folyamat további romló tendenciát mutat – még akkor is, ha a palaolaj- és gáz a legjobb, ám gyorsan kimerülő lelőhelyeken szintén magas EROI-val büszkélkedhet [7]. A XX. század közepének energiabősége bőkezű jóléti kiadásokat, soha nem látott kényelmet tett lehetővé, még holdutazást is. Az olcsó és magas minőségű energia szűkössége napjaink gazdasági és társadalmi válságának egyik alapvető oka, hiszen ha szorítani kell a nadrágszíjon, kevesebb jut oktatásra, kultúrára, nyugdíjakra. Lehet különböző országok különböző színezetű pártjait és politikusait hibáztatni a megszorításokért (nem mintha nem terhelne sok vezetőt nagy felelősség rövid távú személet alapján hozott döntéseiért), ám a mögöttes ok máshol, a föld alatt keresendő.

Másrészt, sok vita van arról, melyik évben volt, vagy lesz az olajcsúcs éve, azaz amikor a legtöbb olajat termeljük ki, azonban csalóka dolog szimplán a kitermelt mennyiséget nézni csak (főleg, ha abba minden olajnak látszó tárgyat beleszámítunk, ami valójában nem is olaj! [8] ), hiszen valójában az a fontos, hogy a kitermelt olaj mekkora nettó hasznot biztosít az emberiségnek? E kérdésben nehéz biztosat mondani, de egyes vélemények szerint a kitermelt mennyiség növekedése ellenére a legnagyobb nettó energiát 2005-2010 környékén biztosította az olajtermelés, azóta ez nem nőtt, sőt, akár csökkenhetett is. [9] (A mostani alacsony energiaárak nem kell, hogy bárkit megtévesszenek, hiszen az sok esetben nem tükrözi a kitermelés költségeit.)

Harmadrészt, a legtöbb megújuló illetve nukleáris energiaforrás a fossziliseknél alacsonyabb EROI-t ad [10], így bizonyos szinten elkerülhetetlen a rendelkezésünkre álló nettó energia csökkenése, a kérdés, miként élünk azzal, amink most van, hogy megússzuk a lecsúszást a nettóenergia-szakadék aljára.

A második részben arról lesz szó, hogy tudásunk az EROI-t illetően hiányos, az EROI pontos kiszámítása csak első látásra tűnik egyszerűnek, valójában éles viták folynak arról, mit és hogyan számítsunk bele ebbe a mutatóba. Mindehhez egy, a spanyolországi napelemparkokat vizsgáló, nagy vihart kavart kutatást veszem alapul. A harmadik részben általánosságban foglalkozom majd az energetikai átmenettel.

Zárásul egy ábra a különböző energiaforrások energiakihozataláról. A halványuló piros sávok tól-ig értékeket fejeznek ki, amelyek meta-analízis eredményei, azaz a vizsgált sok-sok tanulmány eredményeit tükrözik. Ezek viszont nem egységes módszertan szerint készültek (minderről majd a következő részben lesz szó), ezért minden, amit itt látunk, inkább tájékoztató jellegű és vélhetően a legtöbb esetben felfelé torzít. Mindenesetre a nagyságrendeket jól érzékelteti, ráadásul az EROI-n túlmutató tulajdonságokat (megújuló? könnyen tárolható? Időszakos? Nagy CO2-kibocsátással jár?) is feltüntet. [11] Ez utóbbi jellemzők persze az EROI-ben is tükröződhetnek, vagyis helyes volna, ha tükröződnének, de erről szintén majd legközelebb.

Hivatkozások:

[1] Pl: Jön az újabb áttörés: valósággá válik az ingyen áram. Napi.hu 2015.03.08.
http://www.napi.hu/nemzetkozi_gazdasag/jon_az_ujabb_attores_valosagga_valik_az_ingyen_aram.594344.html
[2] Hall CAS, Balogh S, Lambert JG. (2014) EROI of different fuels and the implications for society. Energy Policy 64, 141–152. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301421513003856
[3] Hall CAS, Balogh S, Murphy DJ. (2009) What is the Minimum EROI that a Sustainable Society Must Have? Energies. 2009; 2(1):25-47.
http://www.mdpi.com/1996-1073/2/1/25
[4] Lambert, JG., Hall, CAS. et al. (2014). Energy, EROI and quality of life. Energy Policy 64:153–167
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301421513006447
[5] Murphy, DJ. (2011) The Energy Return on Investment Threshold. The Oil Drum
http://www.theoildrum.com/node/8625
[6], [7] Hall CAS, Balogh S, Lambert JG. (2013) EROI of Global Energy Resources: Status, Trends and Social Implications
http://r4d.dfid.gov.uk/pdf/outputs/Energy/60999-EROI_of_Global_Energy_Resources.pdf
[8] Cobb, Kurt (2015 ). No, BP, the U. S. did NOT surpass Saudi Arabia in oil production
http://resourceinsights.blogspot.hu/2015/06/no-bp-u-s-did-not-surpass-saudi-arabia.html
[9] Turiel, Antonio (2013). The Twilight Of Petrouleum.
http://cassandralegacy.blogspot.hu/2013/02/the-twilight-of-petroleum.html
[10] Hall CAS, Balogh S, Lambert JG. (2013) EROI of Global Energy Resources: Status, Trends and Social Implications
http://r4d.dfid.gov.uk/pdf/outputs/Energy/60999-EROI_of_Global_Energy_Resources.pdf
[11] Mindezekről részletesebben ld.:
Murphy, Tom (2012). The Alternative Energy Matrix
http://physics.ucsd.edu/do-the-math/2012/02/the-alternative-energy-matrix/

(A képek forrása: http://eref-europe.org, http://thenextturn.com/wp-content/uploads/2014/11/energy-needs-hierarchy.png, http://thenextturn.com/wp-content/uploads/2014/11/energy-cliff-1.png)

A bejegyzés trackback címe:

http://yellowandgreen.blog.hu/api/trackback/id/tr297570722

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben.

maroz 2016.01.23. 09:41:42

Leírtatok valahol egy nagyobb keretet amiben mindez, amiket írtok értelmezhető?

twentydigitcombination · http://yellowandgreen.blog.hu 2016.01.23. 10:03:53

@maroz: milyen keretre gondolsz? nyilván nem lehet teljesen a komprehenzív a dolog, de azért mégiscsak megadtam a 3 rész forrásaként közel 30 tanulmányt és más cikket. De ha van esetleg konkrétabb kérdésed, szívesen próbálok segíteni, vagy bővítem is szívesen, ha valahol nagy hiányérzeted van .

maroz 2016.01.23. 11:57:29

@twentydigitcombination: Egy értelmezési keretre, amit te (ti?) konstruáltatok, hogy abban értelmezhetőek legyenek az állításaitok.

A hiányérzetem az alapokat illetően keletkezett meg. Ha egy írás címe az, hogy: "A nagy nettóenergia-vita", akkor ott azért nem ártana, ha kiderülne, hogy miről is szól az írás, pláne ha sorozat. Mit értünk energia alatt, melyik az a nagy, az állításaink szempontjából lényeges keretrendszer, amelyikben az állításokat megfogalmazzuk, és így tovább. Mi egyáltalán a probléma? Részkérdések körülszaladgálását látom, de a probléma egy közepesen bővített mondatban megfogalmazva azért elkelne.

twentydigitcombination · http://yellowandgreen.blog.hu 2016.01.23. 12:20:34

@maroz: jogos, ezen gondolkodom még kicsit, hogy tudnám összefoglalni. Egyedül írom amúgy.:-)