Cena energii jutro i alternatywy dla ropy
Wielu uboższych krajów, takich jak Indonezja, Kuba, Nikaragua, Gwatemala, Salwador, Honduras, Dominikana, Korea Północna, Zimbabwe czy Pakistan nie stać już na import ropy po obecnych cenach, nie działają elektrownie, wodociągi, transport wraca do standardów XIX wieku. Nawet w krajach uprzemysłowionych wyższe ceny odbijają się na ich mieszkańcach – protestują i blokują drogi transportowcy, rolnicy, rybacy.
Ludzie zmieniają zachowania – w pierwszej połowie 2008 roku, w związku z rosnącymi cenami ropy w Stanach Zjednoczonych drastycznie spadła sprzedaż paliwożernych samochodów, na samochody hybrydowe i małolitrażowe trzeba było czekać miesiącami, ludzie zaczęli ocieplać domy, kupować rowery, przesiadać się do komunikacji publicznej. Pomiędzy latem 2007, a latem 2008 tylko w USA zużycie ropy zmalało o ponad 1 milion baryłek/dzień, a to wszystko jeszcze przed wystąpieniem recesji i kryzysu finansowego.
Do pewnego momentu wzrost cen ropy w krajach uprzemysłowionych nie ma drastycznych konsekwencji, ogranicza się do inflacji i spowolnienia gospodarczego, ale dalsza kontynuacja tego procesu może być bardzo niebezpieczna dla gospodarki, społeczeństw, a nawet podstaw naszej cywilizacji.
Skoro najdroższy jest brak energii, to skoro nie ma ropy, należy ją czerpać z innych źródeł – przecież gaz i węgiel także dostarczają nam dużo energii. Są też ciężkie piaski roponośnie, łupki bitumiczne, biopaliwa czy odnawialne źródła energii, prawda?
Zacznijmy od gazu.
Niestety, wszystko wskazuje na to, że zamiast pomóc w ograniczeniu konsekwencji spowodowanego przez Oil Peak kryzysu energetycznego, gaz – w związku z wyczerpywaniem się jego łatwych złóż – przyczyni się do jego nasilenia. Gazu pod ziemią jest wciąż dość dużo, ale jego wydobycie staje się coraz trudniejsze.
W 2007 roku Jim Mulva, szef Conoco Philips ostrzegł, że stoimy w obliczu poważnych braku w dostawach gazu. Opinia ta jest coraz powszechniej przyjmowana. Nawet w Zatoce Perskiej, ujawniający się brak gazu zagraża rozwojowi ekonomicznemu wszystkich krajów za wyjątkiem Kataru. A nawet ten kraj, posiadający trzecie największe rezerwy gazu na świecie, w związku z problemami w wydobyciu co najmniej do 2010 roku wstrzymał projekty LNG. Zjednoczone Emiraty Arabskie, posiadające piąte złoża gazu na świecie, importują go z Kataru. Nawet Arabia Saudyjska, z czwartymi na świecie zasobami, rozważa import. Rosja z kolei ostrzega przed trudnościami w wypełnieniu już podpisanych zobowiązań eksportowych.
Szczyt wydobycia gazu jest przewidywany na dziesięć do kilkunastu lat po szczycie wydobycia ropy. Wydobycie gazu napotyka na te same problem co wydobycie ropy – łatwe złoża się kończą, pozostają tylko coraz trudniej dostępne, w rejonach polarnych, pod dnem oceanu czy w pokładach skalnych (tzw. tight gas) i iłów (shale gas). Pewną nadzieję na wzrost produkcji gazu z tego źródła daje rozwój technologii pozwalający na eksploatację niekonwencjonalnych źródeł gazu, w tym kruszenia hydraulicznego i szybów poziomych.
Czytaj więcej o alternatywach dla ropy w Natural Gas 
i The Oil Drum
Trzymajmy kciuki – może to nam kupić dodatkowy czas. Warto zaznaczyć, że eksploatacji towarzyszy stale obniżający się współczynnik EROEI (przeczytaj o kanadyjskich złożach gazu i spadku ich EROEI w The Oil Drum : artykuł 1 i artykuł 2) – oba te czynniki konkurują ze sobą.
Jak na razie, ceny gazu są też praktycznie sprzężone z cenami ropy i naśladują je, z 6-9 miesięcznym opóźnieniem. W 2007 roku Europa kupowała rosyjski gaz po około 250$/1000 m3, w połowie 2008 cena sięgnęła 400$/1000m3, w drugiej połowie 2008 roku cena sprzedawanego do Europy gazu wzrosła do 500$/1000m3. Szef Gazpromu zapowiedział, że kiedy cena baryłki ropy osiągnie 250$, cena gazu wzrośnie do 1000$/1000 m3.
Unia Europejska importuje 60% gazu, a przewiduje się, że uzależnienie od importu będzie dalej się pogłębiać… Koszmar finansowy?
Niekonwencjonalne źródła „ropy” – piaski roponośne, łupki bitumiczne, ..?
Zasoby ropy w piaskach roponośnych, głównie w Kanadzie i Wenezueli, są znaczące – szacuje się je nawet na 3000-4000 miliardów baryłek. Kanada z piasków roponośnych już dziś pozyskuje 44% swojej produkcji ropy.
Jednak ropa niekonwencjonalna jest dużo trudniejsza w ekstrakcji. Nie jest to łatwo skalowalne źródło energii. Podczas gdy w przypadku ropy naftowej ciśnienie „samo” ją wydobywa, piaski roponośne są ciałem stałym – ciężką mazią wymieszaną z piaskiem, którą trzeba wydobyć, roztopić i odpowiednio przerobić. Dlatego właśnie tempo przerobu jest bardzo powolne.
Przerób piasków roponośnych jest bardzo pracochłonny, wymaga ogromnych ilości nie zawsze dostępnej słodkiej wody, a proces pozostawia ją niezdatną do użytku, w formie jezior toksycznej brei. Potrzeba też znacznych ilości energii, najczęściej w postaci gazu ziemnego. Oznacza to, że jeśli chcemy zwiększyć produkcję ze źródeł niekonwencjonalnych, musimy również zwiększyć produkcję gazu. Odpady poprodukcyjne zajmują dużo więcej przestrzeni, niż sama wyodrębniona ropa i mają właściwości rakotwórcze. Projekty w Kanadzie pochłonęły takie ilości gazu ziemnego, że zaczęło go brakować, a prowincja Alberta planuje wybudowanie elektrowni jądrowej w ramach zapewnienia dostaw energii i pary dla „wytopu” ropy z piasków roponośnych.
Aby otrzymać jedną baryłkę ropy z piasków roponośnych należy podgrzać dwie tony materiału, na co potrzeba 30m3 gazu ziemnego. Pozyskiwana ropa jest niskiej jakości i wymaga zaawansowanych technik rafineryjnych, a w trakcie procesu wyzwalane są do atmosfery gigantyczne ilości CO2. Szacuje się, że do 2015 emisja dwutlenku węgla w liczącej 60 tysięcy mieszkańców kanadyjskiej prowincji Fort McMurray przekroczy emisję liczącej 5.4 miliona mieszkańców Danii.
Abstrahując nawet od skali katastrofy ekologicznej, szybkie skalowanie tego źródła energii do poziomu porównywalnego z ropą klasyczną, ze względu na brak wody, gazu, skalę inwestycji i brak siły roboczej jest praktycznie niemożliwe.
Porównajmy liczby: typowy, pojedynczy szyb naftowy z Abqaiq czy Berri, z północnych rejonów Saudyjskiego pola Ghawar, to produkcja ropy sięgająca 40 do 60 tysięcy baryłek ropy dziennie. A piaski roponośne? Shell przygotowuje się do zwiększenia produkcji ropy w projekcie Athabasca Oil Sands ze 150 do 250 tysięcy baryłek dziennie. Koszt inwestycji to około 20 miliardów dolarów, a czas uruchomienia to 5-7 lat, o ile oczywiście wszystko pójdzie zgodnie z planem.
Po dekadach inwestycji wydobycie ropy z piasków roponośnych wynosi 1.4 miliona baryłek dziennie (sierpień 2008). Szacuje się, że przy intensywnych inwestycjach i braku opóźnień w prowadzonych projektach do 2015 roku uda się osiągnąć poziom 2.5 miliona baryłek dziennie. A wszystko to kosztem dobrze powyżej 100 miliardów dolarów i przy opłacalności produkcji dopiero powyżej ceny 80-100 dolarów za baryłkę.
W obliczu tych wyzwań niektóre firmy naftowe, np. Talisman, straciły wiarę w sensowność przedsięwzięcia i wycofują się z inwestycji. W porównaniu z coroczną utratą potencjału wydobywczego lekkiej łatwej w wydobyciu ropy na poziomie 3.5-3.9 miliona baryłek dziennie (4-4.5% rocznie) trudno wyobrazić sobie zauważalną poprawę po stronie podaży z tego źródła.
Zasoby materiałów ropopochodnych w łupkach bitumicznych szacuje się na równowartość 1500-3000 mld baryłek. Największe złoża łupków bitumicznych znajdują sie w USA, Brazylii, Jordanii i Maroku. Eksploatowane są głównie w Estonii (70 % światowego wydobycia), tam też znajdują się dwie największe na świecie elektrownie opalane tym paliwem.
W tym rodzaju niekonwencjonalnej ropy, materia organiczna dopiero musi zostać wygrzana w procesie pirolizy do poziomu, w którym powstanie ropa lub smoła. W USA w Wyoming i Colorado są spore pokłady łupków, ale ich wydobycie jest zasadniczo wciąż na etapie dyskusji i prób, jak można je wydobywać.
Jak ją podgrzać, do tego pod ziemią? Rozważa się wydrążenie szybów i podgrzewanie grzejnikami elektrycznymi do poziomu 370°C wymaganego do reakcji prowadzących do powstawania lekkiej ropy. Inną rozważaną możliwością jest instalacja podziemnych reaktorów jądrowych. A skąd wziąć wodę? Estonia generuje z łupków raptem 2.5 GW, a idzie na to 91% estońskiego zużycia wody. Energia pozyskiwana z łupków bitumicznych jest wciąż o 2 rzędy wielkości mniejsza nawet od energii pozyskiwanej z OZE. Skala ich przetwarzania w porównaniu z potrzebami energetycznymi świata jest praktycznie żadna a możliwość skalowania mocno wątpliwa.
Do tego EROEI źródeł niekonwencjonalnych jest bardzo niskie i wynosi od 0.7 do maksymalnie 3, przy czym większość potencjalnych złóż ma EROEI>1.
Najbardziej optymistyczne przewidywania szacują, że, do roku 2030 z niekonwencjonalnych źródeł ropy uda nam się produkować do 5% tego, co pozyskujemy dziś z ropy, a proces pozyskania jest tak kosztowny, że ma rację bytu tylko przy cenach ropy powyżej 80-100$/baryłkę. To źródło energii tylko podbije ceny, ale zapotrzebowania w znaczącym stopniu nie zaspokoi.
Czytaj więcej:
O EROEI na The Oil Drum
O piaskach roponośnyh na Wikipedii
O łupkach bitumicznych na The Oil Drum i na Wikipedii
O formacji Bakken w USA na The Oil Drum
Oglądaj filmy:
Kompleksowo o piaskach roponośnych na YouTube
O łupkach bitumicznych na YouTube
Węgiel?
Ceny węgla od wielu lat kształtowały się na poziomie 40-60 $/tonę. Niestety, rosnące ceny ropy i gazu oraz trudności w ich pozyskaniu czynią węgiel coraz atrakcyjniejszym, a czasem jedynym alternatywnym źródłem energii. Cena węgla sięgnęła w 2007 roku ponad stu dolarów za tonę, aby w połowie 2008 przekroczyć 200 dolarów za tonę.
Czytaj więcej na ten temat na bloomberg.com
Rys. Ceny węgla
Energia z węgla jest wciąż relatywnie najtańsza, zasoby węgla są też znacznie większe od zasobów ropy czy gazu, więc energetyka węglowa, bez względu na swoje koszty uboczne i wysoką emisję CO2, jest intensywnie rozwijana w coraz większej liczbie krajów. Z węgla można produkować paliwa ciekłe, np. w wykorzystywanym przez hitlerowskie Niemcy w czasie II Wojny Światowej procesie syntezy Fischera – Tropscha, w którym 5 ton węgla jest przerabiane w 1 tonę paliw ciekłych. Proces CTL (Coal-to-liquids) jest tak kosztowny energetycznie, że od czasu II Wojny Światowej na większą skalę stosowany był jedynie przez objęty embargiem naftowym reżim apartheidu w RPA.
Ostatnio pojawiło się zainteresowanie tym procesem w innych krajach. Wg raportów IEA zakłady CTL są planowane w Chinach, Japonii, USA, Australii, Indiach, Nowej Zelandii, Indonezji, Botswanie i Filipinach.
W 2006 roku największa chińska kompania węglowa Shenhua rozpoczęła program CTL wraz z firmami Shell i Sasol (RPA). Plany obejmowały budowę do 2020 roku ośmiu zakładów przerobu węgla w paliwa ciekłe o wydajności 0.6 miliona baryłek dziennie. Jednak w sierpniu 2008 rząd chiński zatrzymał większość projektów, aby zaoszczędzić węgiel dla energetyki. Warto zauważyć, że Chiny już od sześciu lat muszą mierzyć się z przerwami w dostawach prądu spowodowanych niedostatecznymi dostawami węgla.
Trudno sobie wyobrazić, aby technologia CTL, przy tak małych możliwościach produkcyjnych, była w stanie znacząco przyczynić się do ograniczenia problemu spadku wydobycia ropy naftowej (coroczny spadek mocy wydobywczych o blisko 4 miliony baryłek/dzień).
Ponadto, pomijając w ogóle kwestię zmian klimatu i związanych z wydobyciem i spalaniem węgla emisji CO2 oraz opłat z tym związanych, wzrost cen węgla stawia ekonomiczną sensowność przedsięwzięcia pod znakiem zapytania.
A to nie koniec problemów. Uważa się, że światowe zasoby węgla wystarczą na 100-150 lat. Zapominamy tylko dodać, że odpowiada to obecnemu zużyciu węgla. Dziś węgiel zaspokaja 1/4 potrzeb energetycznych świata. Jeśli chcielibyśmy oprzeć energetykę na węglu, uwzględniając do tego rosnące zapotrzebowanie świata na energię, musielibyśmy kilkukrotnie zwiększyć jego wydobycie. I nagle ze 100-150 lat robi się 20-30 lat. To wszystko przy założeniu, że węgiel jest dostępny. A przecież wiadomo, że będzie jak z ropą – eksploatacja kolejnych złóż będzie coraz trudniejsza – trzeba będzie sięgać po złoża położone głębiej, w trudno dostępnych rejonach, trudniejsze geologicznie, zanieczyszczone domieszkami, w niebezpiecznych warunkach – jednym słowem coraz droższe, trudniejsze, bardziej pracochłonne i energochłonne w eksploatacji.
Jak szybko nastąpił by wtedy „Coal peak”? Profile wydobycia w wielu krajach dają do myślenia – pomimo faktu, że jest to najtańsze źródło energii, wydobycie osiąga szczyt i zaczyna spadać, tak jak np. dla kolebki świata przemysłowego – Wielkiej Brytanii.
Rys. Wydobycie węgla w Wielkiej Brytanii.
Oczywiście można dyskutować, na ile jest to fundamentalna kwestia geologiczna, a na ile jest to związane z odchodzeniem od węgla do czystszej i wygodniejszej energii z gazu i ropy. Jednak bez względu na to, powrót do pozyskiwania energii z węgla prosty nie będzie i wymagałby odtworzenia zlikwidowanej infrastruktury, do tego w kilkukrotnie większej skali.
Biopaliwa?
Dają dziś ekwiwalent 1.5 miliona baryłki/dzień, a już, jak szacuje Bank Światowy, zajmując grunty rolne i zastępując uprawy żywnościowe, spowodowały 75% ostatniego dramatycznego wzrostu cen żywności o kilkadziesiąt procent, wpychając dziesiątki milionów ludzi w biedę i dramatycznie obniżając poziom życia setek milionów.
Aby wyprodukować etanol na jedno tankowanie baku, trzeba zużyć ilość kukurydzy, pozwalającą na zapewnienie jedzenia dla jednego człowieka przez cały rok. Dalszy wzrost areału pod biopaliwa oznaczałby katastrofę żywnościową. Nie wspominając już o tym, że, za wyjątkiem upraw trzciny cukrowej w Brazylii, EROEI biopaliw pierwszej generacji niewiele przekracza 1, czyli de facto jest to przemalowywanie czarnej energii z paliw kopalnych na zielony kolor bez korzyści energetycznych. Biopaliwa 2 i 3 generacji to na razie odległa przyszłość, szczególnie w przypadku biopaliw 3 generacji z alg, które przynajmniej teoretycznie rzecz biorąc mają szansę w sposób zrównoważony zaspokoić nasze zapotrzebowanie na paliwa ciekłe.
Hydraty metanu?
Uważa się, że złoża hydratów metanu zawierają więcej energii, niż cała reszta paliw kopalnych razem wzięta. Jednak ich eksploatacja byłaby bardzo trudna. Hydraty metanu nie są podobne do ropy czy gazu, które po wykonaniu odwiertu wypływają pod ciśnieniem na powierzchnię. Znajdują się głęboko pod wodą w osadach oceanicznych. I przypominają raczej lód.
Wydobyciu hydratów metanu towarzyszy też ryzyko katastrofalnej destabilizacji złoża i doprowadzenie do osunięcia się stoku oceanicznego, powstaniu olbrzymiego bąbla metanu, wywołania olbrzymiej fali tsunami czy wybuchu metanu o mocy bomby wodorowej.
Wyzwolenie się znacznych ilości metanu (silnego gazu cieplarnianego) ze złóż hydratów jest też uważane za jedną z przyczyn gwałtownych zmian klimatycznych i wielkich wymierań. Ewentualne metody i miejsca wydobycia powinny bardzo starannie brać to ryzyko pod uwagę.
Na razie złóż hydratów nie eksploatuje się obecnie na masową skalę, choć podjęto pierwsze próby. W 2001 międzynarodowe konsorcjum złożone z organizacji rządowych i komercyjnych z USA, Kanady, Japonii, Niemiec i Indii podjęło próbę eksploatacji złóż w delcie rzeki Mackenzie w Kanadzie, w okolicy miejscowości Mallik. Do złóż wtłoczono wodę o temperaturze 60°C i po kilku godzinach na powierzchnię zaczął wydobywać się metan. Szczegóły utajniono.
Hydraty wydobywa się obecnie przede wszystkim przez wtłaczanie do złóż gorącej wody, bo roztopić lód, oraz dokonywanie odwiertów w celu obniżenia ciśnienia. Metoda ta jest jednak mało wydajna i chaotyczna. Bardziej efektywne jest użycie w odwiercie niewielkiego palnika przy kontrolowaniu wielkości płomienia poprzez ograniczanie dopływu tlenu. Spala się wówczas 10% metanu, jednak reszta jest możliwa do wykorzystania. Za najbardziej efektywną metodę uchodzi użycie mikrofal o określonej częstotliwości w celu ogrzania hydratów. Wszystko to jednak na chwilę bieżącą przyszłość i rozważania teoretyczne.
Odnawialne źródła energii (OZE)?
Fantastycznie, ale na razie produkują niewiele ponad 1% zużywanej przez nas energii. Zwiększenie pozyskiwanej z nich energii do poziomu pozwalającego efektywnie zastępować kopalne źródła energii to olbrzymie wyzwanie, a cena energii z tych źródeł (może poza energią wiatrową, wodną i z elektrowni fototermicznych) jest wciąż znacząco wyższa od energii z paliw kopalnych. Choć oczywiście, w porównaniu z kosztem BRAKU ENERGII, odnawialne źródła energii stają się alternatywą bardzo atrakcyjna, czego dowodzą np. zdarzenia z Pakistanu w 2008, kiedy zaburzenia w dostawach ropy i elektryczności spowodowały pęd do instalacji energii wiatrowej i słonecznej.
OZE mają wiele zalet – w szczególności w odróżnieniu od paliw kopalnych, których cena rośnie tym bardziej, im więcej ich chcemy, cena energii z OZE, jak dla paneli fotowoltaicznych, spada wraz ze wzrostem zapotrzebowania, udoskonalaniem technologii i rozwojem produkcji masowej. Raz zainstalowane, nawet stare modele paneli słonecznych, pracujące w trudnych miejskich warunkach, po 20 latach nadal mają ponad 90% oryginalnej wydajności. Jeśli chcemy zabezpieczyć dostawy czystej energii, do tego przekazując pieniądze na produkcję OZE naszym firmom w UE czy USA, a nie transferując je na Bliski Wschód czy do Rosji, to jest to najlepsza i najbardziej perspektywniczna możliwość. Więcej o OZE, możliwościach i zagadnieniach do rozwiązania .
Nie bardzo jest jak zwiększyć podaż taniej energii. A w transporcie w ogóle nie ma na dziś alternatyw – 98% energii w transporcie drogowym, lotniczym i morskim pochodzi z ropy. Samochody elektryczne czy wodorowe na masową skalę to na razie odległa przyszłość.
Może więc oszczędzanie? To najprostszy sposób na ograniczenie popytu, i przy okazji spadek cen. To działanie może być skuteczne, o ile zostanie przeprowadzone proaktywnie i będzie przygotowane w sposób planowy. Efektywność energetyczna pojmowana w ten sposób to inwestycje, a nie koszty. I wzrost bezpieczeństwa energetycznego. Kiedy decydujesz się na wymianę okien i ocieplenie mieszkania, ponosisz koszty. Ale import gazu z Rosji też kosztuje. Jednak kiedy inwestujesz w efektywność energetyczną, pieniądze trafiają do lokalnej firmy i miejscowych robotników wykonujących pracę, a nie odjeżdżają w siną dal.
Regulacje promujące efektywność energetyczną wymagają jednak świadomości, długofalowego planowania i woli politycznej, której na razie nie widać. Ponoszenie kosztów dziś, żeby jutro było taniej to kroki niepopularne w domagającym się wszystkiego „dziś” społeczeństwie. Ironią jest, że kiedy sprawy rzeczywiście zaczną wyglądać niedobrze, Ci sami ludzie zaczną się tego domagać. Tyle, że będą to już działania reaktywnie i przez to znacznie mniej skuteczne.
Jak na razie oszczędzanie i inwestycje w efektywność wymusił sam wzrost cen paliw, w samych Stanach Zjednoczonych redukując zużycie ropy o ponad 1 milion baryłek/dzień.
Wszystko wskazuje na to, że epokę taniej i łatwej energii mamy już za sobą. Ceny energii na dłuższą metę będą rosły. Pozostaje nam pytanie, czy rosnące ceny szybciej doprowadzą do załamania gospodarki, wepchną ludzi w biedę, a społeczeństwo w stan anarchii, czy też rosnące ceny energii z paliw kopalnych zdążą w wystarczającym stopniu zastymulować wzrost efektywności, oszczędności i wzrost konkurencyjności odnawialnych źródeł energii, zastępujących droższe paliwa kopalne.
Przeczytaj o tym, jaką drogę powinniśmy wybrać na rozdrożu i jak nią podążyć.
Brak ropy to naprawdę poważny problem. Jak widać, nie ma dla niej łatwych i dostatecznie tanich alternatyw. Wiele mówi sie o zagwarantowaniu bezpieczeństwa energetycznego dla UE i Polski. Czy faktycznie możemy spać spokojnie? Jeśli chcesz wiedzieć, jak jest naprawdę przeczytaj (Nie)bezpieczeństwo energetyczne
