Scott Tinker: Minulosť, súčasnosť a budúcnosť energie

Náš mix energetických možností je dnes v stave transformácie, od systému založeného na lacnej rope a uhlí k širšiemu energetickému spektru. Veda a technika majú v našej energetickej budúcnosti veľkú úlohu tým, že sa budú zaoberať neefektívnosťou spôsobov, akými energiu nachádzame, spracúvame a využívame, a nachádzaním inovatívnych spôsobov rozširovania úspešných energetických systémov. Scott Tinker je riaditeľom úradu pre ekonomickú geológiu na Jackson School of Geosciences, University of Texas, Austin. Pracoval v ropnom a plynárenskom priemysle 17 rokov vo výskume, prieskume a vývoji, než prišiel na University of Texas v roku 2000. Pre ForVM povedal, že budúce energetické voľby budú pravdepodobne založené na ekonomickej realite a environmentálnych problémoch. Tento rozhovor čiastočne umožnil Úrad pre ekonomickú geológiu na University of Texas v Austine.


Údaje z EIA, 2012. Obrázok so súhlasom Scotta Tinkera

Popíšte celkový obraz súčasných energetických možností - fosílnych palív, vetra, slnka, jadra - v USA a vo svete ako celku.


Stále je to svet ovládaný fosílnymi palivami. V rámci zmesi fosílnych palív bol prechod od ropy a uhlia k viac zemnému plynu.

Najprv sa porozprávajme o elektrickej energii v USA. Uhlie - ktoré v minulosti kraľovalo výrobe elektriny - pomaly upadalo. V skutočnosti sa to za posledných niekoľko rokov dosť znížilo. Teraz predstavuje asi 35% paliva použitého na výrobu elektriny. Spotreba zemného plynu sa medzitým zvyšuje. Zemný plyn teraz predstavuje asi 30% paliva, ktoré používame na výrobu elektriny, pričom sa prvýkrát v histórii blíži k parite s uhlím. Na rozdiel od uhlia sa zemný plyn používa priamo aj na vykurovanie a chladenie priemyselných, komerčných a obytných budov.

Teraz zvážte americkú dopravu. Olej je tradičným dopravným prostriedkom. Začíname vidieť niekoľko ďalších vecí, ako sú biopalivá, CNG a elektrické vozidlá, ale pre dopravu je to stále väčšinou ropa. A ropa predstavuje asi 35% nášho celkového energetického mixu.

Ak vezmeme do úvahy všetky spôsoby, akými využívame energiu, celkovo stále používame asi 82% fosílnych palív. Väčšinu zo zvyšku tvorí jadrové palivo, ktoré tvorí asi 20% elektrickej energie samotnej. Jadrová energia predstavuje asi 8% z celkovej zmesi.




Hydroenergia odobratá z vody a prevedená na elektrickú energiu, väčšinou z priehrad, je ďalšie asi 3%. Biomasa je 4% a zostávajúce 3% percent predstavujú alternatívne alebo obnoviteľné zdroje, ako sú veterné, slnečné, vlny, príliv a odliv a podobne.

Hovorili ste o prechode druhov energií, ktoré svet používa. Povedz nám o tom.

Tento prechod je veľmi predvídateľný už viac ako storočie - veľmi lineárnydekarbonizácia, ako to hovorí môj priateľ Jesse Ausubel.

Inými slovami, keď sa pozrieme späť do histórie, náš energetický mix bol založený na uhlíku. Dnes a do budúcnosti uhlík v zmesi klesá a vodík sa zvyšuje. Ak sa vrátite napríklad do 19. storočia, v energetike sme boli svetom založeným na uhlíku. Seno sme používali ako palivo na prepravu, pretože tým sme kŕmili zvieratá. Na teplo sme použili drevo-ktoré je tiež na báze uhlíka. Potom prišlo uhlie. Uhlie je iba uhlík z rastlín a zvierat, ktorý bol spevnený tlakom a geologickým časom. Uhlie sa spaľovalo na teplo a používalo sa aj na prepravu v parných spaľovacích motoroch vlakov a zaoceánskych parných vložiek.


V roku 1909, keď tu zišiel z výrobnej linky v USA prvý model T, mal spaľovací motor poháňaný kvapalinou: olejom. Potom prišiel výbuch ropného hospodárstva.

Fotografický kredit:epSos.de

Ropa dosiahla celosvetový vrchol v percentách z tejto zmesi v roku 1979. V tom roku takmer polovica energie pochádza z ropy. Toto percento pomaly klesá od roku 1979. Teraz je to niečo viac ako 30%.

V posledných rokoch používanie zemného plynu stúpa. Zemný plyn je veľmi jednoduchý uhľovodík - jeden uhlík, štyri vodíky - CH4. To je v porovnaní s ropou, ktorá je komplexným uhľovodíkom pozostávajúcim z reťazcov vodíka a uhlíkov. Práve to mám na mysli, keď hovorím, že vodíková zložka paliva, ktoré používame, sa zvyšuje a uhlíková zložka klesá. To je tá myšlienkadekarbonizáciaktoré som spomínal predtým.


Zemný plyn - metán - je všestranné palivo. Môžete ho použiť na výrobu elektriny. Môžete ho použiť ako palivo do automobilov. Väčšina z nás ho používa vo svojich domácnostiach na varenie a kúrenie a na iné druhy vecí.

Jadrová energia je ďalšou súčasťou nášho palivového mixu a našej energetickej transformácie. Jadrová energia nie je zdrojom fosílnych palív. Jeho zdrojom sú rádioaktívne prvky - väčšinou urán -, ale aj ďalšie. Teplo z tejto rádioaktivity sa používa na varenie vody a výrobu pary, otáčanie turbíny a výrobu elektriny.

Jadrová energia vzlietla v 70. rokoch minulého storočia. USA sú lídrom vo výrobe jadrovej energie. V tejto krajine máme 104 reaktorov. Ale všetko sú to technológie sedemdesiatych rokov. Pridali sme kapacitu, ale niekoľko desaťročí sme nezačali novú výstavbu jadrového reaktora.

Osobne si myslím, že jadrová energia musí byť veľmi dôležitou súčasťou našej energetickej budúcnosti. Je to mimoriadne efektívne. Hoci je výstavba jadrovej elektrárne drahá, po jej vybudovaní sú kilowatthodiny dostupné. A nedochádza k žiadnym emisiám do ovzdušia. Je to čisté. Hlavnou výzvou jadrovej energetiky je manipulácia s rádioaktívnym odpadom a zaistenie bezpečnosti elektrárne pred ľudskými a prírodnými katastrofami. A teraz existuje niekoľko zaujímavých technológií, ktoré sa za tým účelom zlepšujú.

Fotografický kredit:Nrbelex

Pokiaľ ide o vodnú energiu, postavili sme takmer všetky priehrady, ktoré poskytuje topografia a dostupná voda. Buduje sa niekoľko nových. Tri rokliny v Číne - ktoré boli väčšinou dokončené tento rok - sú obrovské zariadenie; najväčšia elektráreň na svete. Napriek tomu, Tri rokliny, väčšina riek bola prehradená. V skutočnosti sa v súčasnosti likviduje niekoľko priehrad, takže vodná energia sa pomaly mení na menšie percento energetického mixu v priebehu času.

Veterná energia rastie. V Texase máme inštalovanú veternú kapacitu viac ako 10 gigawattov - 10 000 megawattov, čo je viac ako v ktoromkoľvek inom štáte. Turbíny sú jednoduché a dostupné a neprodukujú sa žiadne emisie. Veľkou výzvou vetra je, že je prerušovaný: vietor nefúka stále. Môže sa veľmi rýchlo zastaviť a začať. Nie je to triviálny problém.

Slnečná energia má rovnaký problém. Nie vždy svieti slnko. Je tu samozrejme noc a oblačnosť. Aj slnečná energia je prerušovaná.

Keď sa pokúšate riadiť elektrickú sieť s obnoviteľnými zdrojmi, ako je slnečná energia a vietor, musíte byť schopní napríklad rýchlo nahradiť kapacitu vetra niečím iným. Tomu sa hovoríspätné zastavenie. To znamená, že musíte spomaliť vietor alebo keď slnko nesvieti, musíte si priniesť inú formu elektriny. Potom musíte tento systém stiahnuť, keď sa znova objaví vietor. Elektrická rozvodná sieť založená na obnoviteľných zdrojoch energie musí mať takmer úplnú záložnú kapacitu pre záťaž, ktorú na ňu dnes verejnosť kladie. Spolu s prenosom na dlhé vzdialenosti je prerušovanie jednou z veľkých výziev rýchlejšieho prenosu týchto zdrojov.

Úzke prepojenie energie, ekonomiky a životného prostredia ste opísali ako tanec, kde keď sa jeden pohybuje, nasleduje druhý. Prečo je užitočné premýšľať o týchto „troch esách“?

Ak sa pozriete na „tri es“ - energetika, ekonomika a životné prostredie - energia je základom všetkých veľkých ekonomík. V skutočnosti šiestim z posledných siedmich globálnych recesií predchádzal nárast cien ropy. Keď ropa, ako náhrada za energiu, cena výrazne a rýchlo stúpne, ekonomika reaguje. Ekonomiku ovplyvňuje oveľa viac než len cena ropy, takže korelácia nie je príčinná, ale vidíte konzistentnú koreláciu medzi cenou ropy a ekonomikou, pretože veľa vecí závisí od energie. Ekonomika počíta s dostupnou, dostupnou a spoľahlivou energiou.

Teraz tiež chceme a potrebujeme, aby naša výroba energie bola environmentálne citlivá na našu vodu, pôdu a atmosféru. Keď je ekonomika zdravá, môžeme si dovoliť investovať do životného prostredia. Môžeme zaviesť efektívnejšie veci, ktoré nakoniec ušetria peniaze, aj keď nie vopred. Verejnosť pravdepodobne akceptuje protokoly o emisiách a iných druhoch vecí.

Uhoľná elektráreň. Fotografický kredit:eutrofizácia a hypoxia

Keď ekonomika nie je zdravá, máme tendenciu myslieť na iné veci - prácu, školu, jedlo a ďalšie základné potreby. Bez zdravej ekonomiky je ťažšie investovať do životného prostredia.

Môžete to vidieť znova a znova. Je to valčík, pričom energia je základom ekonomiky a ekonomika pomáha investovať do životného prostredia. Je to veľmi elegantné, keď to funguje dobre.

Ale ak pôjdete príliš ďaleko k jednému z troch z nich, ostatní zostanú pozadu a budú trpieť. Príliš veľa na energetickej stránke vecí a uvidíte určité vplyvy na životné prostredie. Príliš veľa na všetky obnoviteľné zdroje a videli by ste ekonomický vplyv z dôvodu problémov s cenovou dostupnosťou, dostupnosťou alebo spoľahlivosťou. A preto investície do životného prostredia trpia.

Tanec „Tri E“ s jadrom verejného vzdelávania.

Prečo to niekedy hovoríšúčinnosť a rozsahsú rozhodujúce pre formovanie energetických možností ľudí?

Je pre nás ťažké pochopiť rozsah vlastného dopytu po energii. V skutočnosti to nepoznáme. Rozpoznávame, že máme svetlá a odniekiaľ pochádza elektrina - že sadneme do auta a zapneme vypínač a naštartuje motor, ktorý spaľuje benzín.

V skutočnosti však neuznávame, že všetko na svete obsahuje energiu.

Sedíme tu v miestnosti obklopenej nábytkom. To potrebovalo energiu. Máme oblečené. Každý pár vyrobených modrých džínsov spotrebuje na výrobu, prepravu, predaj a udržiavanie v čistote približne tri galóny benzínu.

Každý pár vyrobených modrých džínsov spotrebuje na výrobu, prepravu, predaj a udržiavanie v čistote približne tri galóny benzínu. Fotografický kredit:Gumový drak

Práve som obedoval. Nákupný vozík plný potravín každý týždeň zodpovedá približne 22 galónom benzínu. Od pestovania, zberu, prepravy, spracovania, balenia a transportu do obchodu s potravinami, cez nákup až po dovoz domov, varenie, to sú štyri z veľkých červených päťgalonových plechoviek benzínu vo vašom nákupnom košíku zakaždým, keď vyjdete z obchod s potravinami. Cesty, všetko závisí od energie. Rozsah je ťažké pochopiť.

Môžem vyhodiť čísla, ktoré pre nikoho nebudú nič znamenať. V USA ročne spotrebujeme asi 90 miliónov watthodín energie na osobu. Rozsah nášho dopytu v moderných ekonomikách sa stal niečím, čo nikto nemôže skutočne spracovať.

To znamená, že musíme byť schopní mať systémy, ktoré môžu zodpovedať rozsahu. Nie je to len objem alebo množstvo energie. Je to vtedy, keď to chceme a kde to chceme, ale nechcem, aby bol môj účet za elektrinu príliš vysoký.
Musíte mať teda k dispozícii veci, ktoré umožňujú správnu úroveň dodávok, ktoré budú poháňať svet. Chce to múdrych ľudí. Vyžaduje si to spoluprácu mnohých systémov. Vyžaduje si to obrovské investície. Vlády, priemysel a akademickí pracovníci musia spolupracovať, aby sa ubezpečili, že toto všetko sa deje spôsobom, ktorý dokáže splniť tieto požiadavky.

Vybudovali sme globálny energetický systém, aby uspokojil ľudský dopyt po energii; sme jediní užívatelia. A tak účinnosť a úspora energie - inteligentnejšie využívanie energie - majú mnoho výhod. Účinnosť šetrí energiu, znižuje emisie, spotrebuje menej vody, vyžaduje menšiu infraštruktúru a menej pôdy a dokonca môže ušetriť aj peniaze! Najväčšou výzvou efektivity je kultúrnosť. Ako môžeme šetriť energiou, ak na energiu myslíme len zriedka a v skutočnosti jej nerozumieme? Je načase urobiť z efektivity zvyk.

Nejaké posledné myšlienky?

Chcel by som, aby ľudia pochopili - keď sa pozrieme do budúcnosti -, že to bude v poriadku. Kombinácia vedy a techniky, premyslenej politiky a vzdelanej verejnosti sa spojí a vyrieši niektoré z týchto veľkých výziev. Som optimista. Myslím, že sa to stane.

Ale bez určitej úrovne porozumenia to nejde. Musíme sa vzdelávať a začať premýšľať a čítať o tom, čo to bude vyžadovať a ako tento prechod skutočne vyzerá, keď sa pohneme dopredu.

Fakty, nie dramatická a často zavádzajúca fikcia.

A ak to začne robiť svet, potom verím, že sa pohneme k energetickej budúcnosti, ktorá je veľmi pozitívna pre naše deti, životné prostredie a ekonomiku.

Naša energetická budúcnosť je teda veľmi riešiteľnou výzvou, ak sa do nej každý zapojíme a zúčastníme sa na nej.