Вымрет ли человечество «тепловой смертью»?

Сценарии “мывсеумрём” всегда были и будут популярны. Как минимум, это удобный способ привлечь внимание и заставить читателя охать и ахать. Тематика энергоресурсов не стала исключением и тут есть свои два главных апокалипсиса — один из них это пик добычи нефти. Концепция пика нефти получает широкое распространение при высоких ценах на нефть и уходит в забвение при низких. Так, ещё в 2008 году все писали о пике нефти в 2012 году, а позже это пришло и в рунет. К счастью, мировая добыча нефти с тех лет всё ещё растёт, поэтому сторонникам теории пришлось редуцировать свою теорию “пика добычи нефти вообще” к частностям: “пик добычи легкодоступной нефти” или “пик добычи традиционной нефти”. Причина упоминания “легкодоступности” лежит во втором “апокалипсисе” — в снижении коэффициента энергетической рентабельности (EROEI), по аналогии с экономической рентабельностью (ROI). О нём и поговорим.

Что такое EROEI? Представьте себе гепарда за охотой на антилоп. Мясо антилопы содержит белки и жиры, которые дают гепарду энергию, так необходимую для существования. Если бы гепард владел термодинамикой, то перед каждой охотой ему стоило просчитывать сколько энергии он потратит на погоню за антилопой и сколько получит из её мяса. Если он будет охотиться за антилопой, а поймает в результате только мышку, которая не может даже компенсировать потери энергии на охоту, то очевидно, что лучше было в этот день вообще не охотиться.

Соотношение добытой гепардом энергии к затраченной и будет называться коэффициентом EROEI. Если гепард из мяса антилопы получит 20 джоулей, а потратит 1, то EROEI охоты гепарда будет равно 20:1. Очевидно, что EROEI=1 это критическое значение, ниже которого энергоресурс, по сути, перестаёт быть энергоресурсом, а становится даже обузой.

Если у гепарда есть антилопы, то у нас есть нефть, газ и уголь. Они удовлетворяют потребности человечества в энергии на 92%, то есть почти целиком. И если на добычу этих и остальных энергоресурсов будет тратится больше энергии, чем в них заключено, то человечество останется без энергии на своё существование и обречено на вечные муки роста энтропии и смерть, согласно второму началу термодинамики. Вообще, аллегория этой статьи уходит к аналогичному сценарию для вселенной. Поэтому, второй апокалиптический сценарий подразумевает снижение EROEI энергоресурсов до единицы и ниже. Чтобы разобраться с этим сценарием следует обратиться к реальным значениям EROEI, но вот незадача — вычисление EROEI довольно трудоёмко, расплывчато, а главное — не несёт коммерческой ценности. Итог предсказуем — есть множество оценок экономической рентабельности чего угодно, а энергетической занимаются лишь несколько исследователей по всему миру.

Раз уж речь пошла о “мывсеумрём”, то следует изучить EROEI наиболее разработанного энергоресурса. Лучше всего рассмотреть нефтегазовый сектор США — уже в середине 20-го века там добывалось гигантское количество нефти и газа даже по современным меркам, пик традиционной нефти был пройден ещё в 70-х годах. Сложно представить себе что-то более исчерпанное и именно поэтому местная нефтегазовая отрасль переходит с добычи традиционных углеводородов на “сланцевые” газ и нефть.

Прошлые исследования EROEI

Вследствие того, что:
1.) исследования EROEI нефти и газа США можно пересчитать по пальцам одной руки;
2.) тема “сланцев” холиварна чуть более, чем полностью;
3.) апокатиптические прогнозы популярны намного более оптимистичных;
будет полезно окунуться в существующие результаты, чтобы понять что вообще достоверно известно про EROEI нефтегаза США. А известно очень мало, по крайней мере, намного меньше того, что про него говорят.

Исследований за последнее время всего два. Первое датировано 2005 годом, а второе 2011-м и EROEI во втором в нём рассчитывается с 1919 по 2007 гг. То есть, новее 2007 года данных нет, а именно в 2007-2009 только зарождалось самое интересное в вопросе EROEI нефтегазовых ресурсов — “сланцевая революция” и именно поэтому про EROEI “сланцев” почти никаких данных нет. С прискорбием для тех, кто считал EROEI “сланцев” равным пяти (очень распространённое мнение) сообщаем, что эти данные взяты с потолка и цифра является результатом ошибок и манипуляций.

Методология рассчёта

Все исследования EROEI нефтегаза США выполнялись группой исследователей при руководстве или участии идейного вдохновителя — Чарльзом Холлом как “изобретателя” этого понятия. Конечно же, хочется иметь возможность сравнивать результаты разных исследований как в контексте США, так и всего мира, а для этого требуется одинаковая методология — что и как считать и учитывать? Коллектив рубит с плеча — вводит 15 разных EROEI, присваивая каждому свой индекс. Подход, на наш взгляд, логичен и изобразить их можно такой таблицей:





Нам наиболее интересен EROEI(stnd) — “стандартный”. Он учитывает затраты вплоть до косвенных, а добытую энергию меряет прямо на месте добычи, то есть без переработки, например, нефти в бензин и без транспорта готового бензина до бензоколонок, отсекая лишнее — не связанное с добычей. Авторы методологии приняли его как наиболее удобный для подсчёта и сравнения, отсюда и соответствующий индекс. Первая строчка, EROEI(1,deo), добавлена нами и пригодится в следующей статье. Поэтому, чтобы получить осмысленное значение EROEI и иметь возможность с чем-либо его сравнивать, надо выполнять расчёт в соответствии с таблицей выше, а желательно вычислить именно EROEI(stnd). Методология расчёта EROEI(stnd) для нефтегаза США есть в упомянутом выше исследовании от 2011г. — мы не будем изобретать велосипед и воспользуемся ей, подставив новые данные по 2013 год. Если убрать всё несущественное, то формула выглядит так:



(Более подробно про методологию можно прочитать здесь)

Результат получился такой:



Что видно:
а) EROEI(stnd) традиционного нефтегаза падает с 1997 по 2008, что в принципе закономерно.
б) С началом сланцевой революции EROEI(stnd) начинает, в целом, расти.

С 2008 по 2013 “сланцы” совершили рывок в добыче с околонулевой доли до половины: “сланцевая” нефть (нефть НПК) сейчас составляет около половины от всей добычи США, а добыча сланцевого газа недавно превысила половину. Поэтому эти данные логично интерпретировать как:

а) EROEI(stnd) даже у такой разработанной страны как США не такой уж и низкий и сейчас около 11. Никаким апокалипсисом и не пахнет.
б) EROEI(stnd) “сланцев”, скорее всего, выше традиционного нефтегаза США и потому EROEI(stnd) не только переломил тренд падения, но и начал расти с началом сланцевой революции.
в) EROEI(stnd)=10,5 это лишь “среднее по больнице” американского нефтегаза. Конечно же, существует разброс значений. Учитывая вышесказанное, EROEI традиционного нефтегаза находится где-то около среднего и ниже, а “сланцев” — около среднего и выше. По нашим предположениям EROEI(stnd) “сланцев” находится в диапазоне 8 … 25

Это отлично вписывается в происходящее в США с нефтегазовой сферой и объясняет почему отрасль массово переходит на “сланцевые” углеводороды. Дело в том, что между энергетической и экономической рентабельностью существует, конечно, некая корреляция и “сланцы” выгоднее в добыче не только энергетически, но и экономически.

Ну и справочно стоит привести EROEI нефтегазодобычи США за последние 100 лет для любознательных. Для этого объединим вышеупомянутое исследование и наше продолжение:



Подытожим, дискуссия формата “апокалипсис” vs “светлое будущее” в контексте ресурсов это всегда вопрос “природа” vs “знания”. Попытки представить, что человек стоит перед ресурсным кризисом на планете, где ресурсы относительно наших потребностей с практической точки зрения бесконечны, произрастают из ошибочной оценки наших знаний. Людям всегда кажется, что мы уже очень близко к пику познания, а ведь на самом деле мы только только начали на него восходить. Поэтому крайне неверно представлять мир статичным без экстенсивного прогресса и интенсивных прорывов, хотя последние, понятное дело, прогнозировать невозможно. Что и порождает ошибки.

Источник: geektimes.ru/post/242953/