Přehlížená energetická revoluce…

Patria.cz přetiskla velmi pozitivně formulovaný komentář ekonoma Noaha Smithe, který pokládá současný trend vývoje ceny baterií za počátek energetické revoluce. Dozvídáme se, že špičkoví výrobci baterií zaznamenali pokles ceny z 550 $ v roce 2011 až na 300 $ za kWh v současnosti, což je prezentováno jako stav jen krůček od stavu, kdy elektrická auta budou „plně ekonomicky srovnatelná s tradičními vozy“. Dále se dozvídáme, že investice do alternativních zdrojů jsou zpět u historických maxim a „náklady i zde prudce klesají“. Solární energie se prý někde může stát nejlevnějším zdrojem energie už v roce 2020. Levnější baterie a levnější solární energie údajně sníží závislost na fosilních palivech a dohromady tvoří jednu technologii. Na závěr je konstatováno, že „Nalézáme se ale na samém počátku exponenciální křivky a zpět už se nevrátíme.“. 

Určitě by se dalo dlouze psát o potenciálu fotovoltaiky, spekulovat o možnosti vývoje akumulátorů (nikoli baterií, jak píše autor, jelikož baterie je sada akumulátorů sestavených do série), ale to nemám dnes v úmyslu. Všiml jsem si spíše, že autor, ač píše o energetické revoluci, prakticky vůbec neuvažuje o energii samotné, ale mluví spíše jako účetní o nákladech a cenách, tedy pojmech, které samy o sobě nedokáží popsat produktivitu a efektivitu využívání energetických zdrojů v dlouhém období a jejich vliv na objem finální spotřeby, kterou si lidstvo může dovolit konzumovat.

Energie je pohonem pro práci, která je jedním z výrobních faktorů. Výrobní faktory mi v souladu s nedávno zveřejněným Komentářem k Její svatosti Inflaci přijde praktické poskládat do následujících kategorií:

  • přírodní zdroje. Sem patří věci, které v přírodě existují nezávisle na lidské činnosti, tedy například zásoby surových minerálů, lesy, půda,
  • pracovní kapitál (rozpracovaná výroba, mezispotřeba produktů)
  • fixní kapitál (výrobní zařízení, stroje…)
  • práce (práce vykonávaná lidmi nebo mechanická práce, přičemž jedna je částečným substitutem druhé a naopak).

Má kategorizace se jen v detailech liší od běžně přijímané například zdeJe také vhodné dodat, že výše uvedený výčet výrobních faktorů si nečiní nárok na úplnost. Lze argumentovat, že výroba vyžaduje existenci (nebo snad vlastnictví…?) know-how, které se tak stává dalším faktorem, nebo že moderní způsob výroby je umožněn vysokou mírou dělby práce a úsporami zrozsahu a ty jsou tedy dalším výrobním faktorem. 

Práce je velmi specifickým výrobním faktorem. Abychom mohli vykonávat práci, potřebujeme energii. Energii potřebujeme na jakoukoli myslitelnou činnost a žádná činnost se bez energie neobejde. Energie nemá substitut. Nejen že se nedá nahradit, ale v moderní globalizované ekonomice s vysokým stupněm dělby práce spotřebováváme obrovská množství energie a dokonce vidíme dlouhodobou korelaci mezi celkovou spotřebou energie a objemem produkce. Je to vidět z grafu níže, který ukazuje, že efektivita využívání energie ve smyslu spotřebované jednotky energie na jednotku výstupu se zvyšuje velmi pomalu:

World GDP compared to energy consumption

Je tedy zřejmé, že na jednotku produktu potřebujeme určité, v čase velmi stabilní, množství energie. Graf pochází z toho článku na blogu Our finite world.

Moderní výroba si nevystačí s lidskou prací, proto využívá mechanické práce, která přeměňuje zásoby energie v uložené v našem prostředí, například uhlí, na práci. Na to, abychom z prostředí získali nějaké množství energie, musíme nějaké množství energie vynaložit. Uhlí je potřeba vykopat ze země a dopravit do místa, kde bude spáleno, což se bez energie neobejde. Musíme tedy nějakou energii mít, abychom mohli využívat zásoby dostupné v prostředí.  Zajímat nás bude efektivita procesu, neboli poměr mezi energií vloženou a získanou, nebo ještě jinak energetická návratnost, která se obvykle označuje jako EROEI (energy return on energy invested). Hodnotu EROEI lze ukázat na velmi jednoduchém příkladě – použijeme-li na získání jednoho kýblu uhlí energii obsaženou ve dvou kýblech, je jasné, že energií plýtváme, protože hodnota EROEI je 0,5. Získávání energie tedy musí mít kladné saldo, neboli hodnotu EROEI vyšší, než 1. Dále je důležitá nejen efektivita procesu, ale i jeho produktivita, představovaná celkovým množstvím získané energie. Rozměr produktivity lze snadno ilustrovat například na vysoké peci, kterou jedním kýblem uhlí nerozpálím, ať jej získám jakkoli efektivně. Musím těch kýblů dodat hodně, a zároveň je musím získávat efektivně, aby se proces energeticky vyplatil.

K získávání zdrojů energie z přírody používáme nejrůznější nástroje – od drobných ručních nástrojů jako sekery a řetězové pily na těžbu zásob dřeva po obrovská a drahá zařízení jako těžební rypadla, ropné plošiny, solární panely, přehrady, elektrárny, to vše spolu se související infrastrukturou – potrubími, tankery, a energetickými sítěmi. Zařízení na získávání energie mají až na výjimky jednu společnou charakteristiku – jsou velmi drahé. V terminologii výrobních faktorů nebudeme zkoumat ani tak jejich cenu, jako spíš množství, a budeme je nazývat fixním kapitálem, který je používán na získávání energie Wiki říká, že „Kapitál jsou obecně člověkem dříve vytvořené prostředky, jež nejsou spotřebovány, ale použity jako vstup do další výroby...„. Zde si musíme uvědomit, že produkt, který přeměníme v kapitál, nelze přímo spotřebovat a naopak produkt, který spotřebujeme přímo, nemůže být přeměněn v kapitál. Vždy tedy musíme učinit volbu a najít optimální poměr mezi spotřebou a tvorbou kapitálu.

Protože část celkového kapitálu používáme pro získávání energie, kterou měníme na faktor práce, bude nás zajímat několik několik ukazatelů popisujících efektivitu a produktivitu využívání kapitálu, tedy energetickou výnosnost kapitálu:

  • množství energie získané na jednotku vloženého kapitálu (produktivita). Čím méně energie získám z jednotky vloženého kapitálu, tím méně finálního produktu vyrobím,
  • podíl kapitálu používaného k získávání energie k celkovému kapitálu (efektivita). Je-li kapitál zaneprázdněn získáváním energie, nemůže vyrábět finální produkt,
  • rychlost opotřebovávání kapitálu a z něj vyplývající potřeba obnovy kapitálu. Část produktu je potřeba investovat do obnovy kapitálu, který by se jinak opotřebením rozpadl a nemohl tak produkovat energii pro výrobu produktu pro finální spotřebu.

V textu je opakovaně zmiňováno získávání energie z prostředí. Co to znamená? Z prvního termodynamického zákona vyplývá, že energii nelze vytvořit ani zničit, lze pouze změnit její formu. Druhý termodynamický zákon pak ukazuje, jakým směrem lze přeměnu provést, například od teplejšího tělesa ke studenějšímu .“Získávat energii z prostředí“ tedy znamená být schopen přeměnit (využít) energii v některé z jejích druhů tak, abychom byli schopni konat lidskou nebo mechanickou práci, kterou potřebujeme k tvorbě produktu. Množství energie, které jsme schopni přeměnit a využít ke konání práce, pak pro naše účely můžeme nazývat zásobou. V praxi se jedná o energii chemické vazby uloženou v uhlí, kinetickou energii větru, jadernou energii v nestabilních izotopech Uranu, tepelnou energii slunečního svitu pocházející z termojaderných reakcí v nitru Slunce. Z druhého termodynamického zákona také vyplývá, že ve velmi dlouhém období dojde k vyrovnání teplot a nebude tedy existovat žádný rozdíl teplot schopný konat práci. Využitelné zásoby energie tedy mají fundamentální limit, který nelze bez porušení známých fyzikálních zákonů překročit.

Jaké jsou tedy předpoklady pro udržení objemu finální spotřeby, kterou lidstvo může konzumovat, ve vztahu k energii a jak by vypadala energetická revoluce? Jen pro připomenutí – finální spotřeba je to, co z celkové produkce statků a služeb zbyde po investicích do fixního kapitálu pro uspokojení individuálních potřeb. HDP měří objem celkového produktu v dělení na finální spotřebu a investice do fixního kapitálu. 

Z dostupných dat vyplývá, že existuje přímá úměra mezi množstvím použité energie a objemem HDP, čili pro udržení objemu HDP musíme být schopni přeměňovat konstantní množství energie na práci. Alternativou je zvyšování efektivity využívání energie, které ale na datech za posledních 50 let vidět není a nelze tedy doufat, že by mohlo hrát roli. Růst HDP pak lze zajistit jen tehdy, bude-li možné zvyšovat objem použité energie, a to je možné jen tehdy, budeme-li schopni investovat do zvyšování objemu fixního kapitálu, udržet energetickou návratnost a výnosnost kapitálu na stejných úrovních.  Zhoršení kteréhokoli z ukazatelů pak působí negativně na objem finální spotřeby, protože by bylo nutné kompenzovat zhoršenou efektivitu a produktivitu přeměny energie na práci. 

Titulek na začátku zmíněného článku nadhazuje, že přehlížíme probíhající energetickou revoluci. Má představa o energetické revoluci je taková, že bychom zaznamenávali výrazné zlepšení efektivity a produktivity přeměny energie na práci, což by mělo být doprovázeno snižováním potřeby investic do fixního kapitálu. V článku se ale píše o tom, že bude-li trend pokračovat i v blízké budoucnosti, dojde k zlepšení efektivity a produktivity přeměny zásob energie na práci, a to za cenu masivních investic, které představují spojenou nádobu s finální spotřebou, tedy na úkor finální spotřeby. Docházím k závěru, že přehlížená energetická revoluce je přehlížená proto, že k žádné nedochází.

Reklamy
Příspěvek byl publikován v rubrice Ropný zlom. Můžete si uložit jeho odkaz mezi své oblíbené záložky.

2 reakce na Přehlížená energetická revoluce…

  1. NavajaMM napsal:

    Zaujímavá a premyslená úvaha.
    Istú možnosť „energetickej revolúcie“ spomenutej v citovanom úryvku vidím v nahradení časti energetických zdrojov z uzavretého systému Zeme priamo slnečnou energiou. Biopalivá sú fakticky to isté, len sprostredkovane. Tým by sa mohli výhľadovo rozšíriť tie pozemské „fundamentálne limity“, aj keď by to hneď nemuselo znamenať vyššiu efektivitu alebo produktivitu energie.
    Poznámka: To slovo „baterie“ v citovanom úryvku, je len zlý preklad. V angličtine sa slovo „batteries“ používa vo význame akumulátor vo všetkých vozidlách a strojoch.

    • Asi bychom si mohli dlouho povídat na téma „jak je Země uzavřený systém.“ Dotaženo do důsledků jsou biopaliva i fosilní paliva energií sluneční jaderné fůze přeměněné fotosyntézou v energii chemické vazby uložené do uhlovodíků. Zásoby uhlovodíků uložené ve fosilních palivech jsou obrovské, ale jestli vůbec přibývají, tak velice, velice pomalu. Zásoby v biopalivech se každý rok obnoví, ale v relativně omezeném objemu, a pouze jsou-li zachovány podmínky pro udržení fotosyntézy. Za revoluci biopaliva nepovažuji, jelikož mají horší ukazatele energetické výtěžnosti, než zdroje v současnosti převládající.
      PS: „battery“ je v angličtině stejně špatně používáno, jako v češtině. Baterie je vždy zařízení skládající se z dvou a více článků.
      PPS: „jaderné palivo“ je taky zajímavé slovní spojení. Vždyť jej nepálíme 😉

Zanechat Odpověď

Vyplňte detaily níže nebo klikněte na ikonu pro přihlášení:

WordPress.com Logo

Komentujete pomocí vašeho WordPress.com účtu. Odhlásit / Změnit )

Twitter picture

Komentujete pomocí vašeho Twitter účtu. Odhlásit / Změnit )

Facebook photo

Komentujete pomocí vašeho Facebook účtu. Odhlásit / Změnit )

Google+ photo

Komentujete pomocí vašeho Google+ účtu. Odhlásit / Změnit )

Připojování k %s