mikhai1_t (mikhai1_t) wrote in engineering_ru,
mikhai1_t
mikhai1_t
engineering_ru

Вымрет ли человечество “тепловой смертью"?

Оригинал взят у mirvn в Вымрет ли человечество “тепловой смертью"?


Сценарии “мывсеумрём” всегда были и будут популярны. 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:

а) исследования EROEI нефти и газа США можно пересчитать по пальцам одной руки;

б) тема “сланцев” холиварна чуть более, чем полностью;

в) 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:


SNDR30sb_dbzHwKkEDjHdNmXQ7JqlHFCKOzCKlQ1MdJP2ce0IlDAF9Lgjq7vtgae3KFFZIND-iOKakhxmp27lRBZ8cUR6wCmhB833gzhjUf5Itrd--4EnekfmlW3URUC8g


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:


eOADpqQSA1qDC5PiIjBMcHa-0cjPAQIYt6htlaNapixaM0hRikQ9gs3zZ2Wqd-7m--QOYoetK2XvK7e3xT0Jp0RLbRJYNCeY-emnK-Bfu1akOsMAbiWjKmsvkDNGzivi0A

(Более подробно про методологию можно прочитать здесь)


Результат получился такой:

Selection_156.png


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:


Selection_157.png


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.

//Кросспост в фейсбуке
Tags: полезные ископаемые, статистика, энергетика
Subscribe
promo engineering_ru september 27, 2014 23:15 20
Buy for 200 tokens
Внешний вид инфразвуковой станции слежения. Источник. В одном из докладов будущей конференции американского отделения планетных наук DPS-46 говорится о работах по изучению чувствительности инфразвуковых станций международной сети по отслеживанию ядерных испытаний ( International…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 11 comments