Энергобаланс 2007-2021

24.04.2017 EROI и пирамида энергетических потребностей человечества.  

 

Думаю, большинство мало-мальски образованных пользователей Интернета слышали про т.н. Пирамиду Маслоу. Ну или хотя бы видели её версию созданную интернет-приколистами (см. рис. 1).

Рисунок 1.

Пирамида потребностей отражает одну из самых популярных и известных в психологии теорий мотивации — теорию иерархии потребностей, разработанную американским психологом Абрахамом Маслоу. Наиболее подробно теория изложена в его книге 1954 года «Мотивация и личность» (Motivation and Personality).

«Я совершенно убежден, что человек живет хлебом единым только в условиях, когда хлеба нет,— разъяснял Маслоу.— Но что случается с человеческими стремлениями, когда хлеба вдоволь и желудок всегда полон? Появляются более высокие потребности, и именно они, а не физиологический голод, управляют нашим организмом. По мере удовлетворения одних потребностей возникают другие, все более и более высокие. Так постепенно, шаг за шагом человек приходит к потребности в саморазвитии — наивысшей из них».

Маслоу прекрасно осознавал, что удовлетворение примитивных физиологических потребностей — основа основ. В его представлении идеальное счастливое общество — это в первую очередь общество сытых людей, не имеющих повода для страха или тревоги.

Рисунок 2

Абрахам Маслоу признавал, что люди имеют множество различных потребностей, но также полагал, что эти потребности можно разделить на пять основных категорий (см. рис. 2):

1. Физиологические: голод, жажда, половое влечение и т. д.
2. Потребности в безопасности: комфорт, постоянство условий жизни.
3. Социальные: социальные связи, общение, привязанность, забота о другом и внимание к себе, совместная деятельность.
4. Престижные: самоуважение, уважение со стороны других, признание, достижение успеха и высокой оценки, служебный рост.
5. Духовные: познание, самоактуализация, самовыражение, самоидентификация.

По мере удовлетворения низлежащих потребностей, все более актуальными становятся потребности более высокого уровня, но это вовсе не означает, что место предыдущей потребности занимает новая, только когда прежняя удовлетворена полностью.

Ну, в общем, где-то примерно так. Более подробно здесь >>>

К чему я завел этот разговор про иерархию человеческих потребностей? Вы удивитесь, однако по мере того как наша индустриальная цивилизация становилась все более зависимой от дешевых углеводородных носителей (см. Олдувайская теория индустриальной цивилизации), дотошные исследователи подметили, что в обществе образовалась очень любопытная и очень схожая с маслоуской, пирамида (иерархия) энергетических потребностей человечества, основанная на энергоэффективности используемого углеводородного сырья.

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ И ПИРАМИДА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОТРЕБНОСТЕЙ ОБЩЕСТВА

В последнее десятилетие средства массовой информации постоянно сообщают нам об успехах и грандиозных планах по освоению углеводородных ресурсов континентального шельфа, об американской сланцевой революции приведшей к падению мировых цен на природный газ и о невообразимых запасах нефти в битуминозных песках Атабаски (Канада) и Ориноко (Венесуэла). Видимо таким образом в сознание обывателей пытаются внедрить уверенность в завтрашнем дне, и продемонстрировать несостоятельность паникерских разговоров и домыслов о «пике нефти» и о скором исчерпании запасов ископаемого топлива. Много разговоров ведется про рентабельность данных проектов и про окупаемость инвестиций (ROI). Однако, почему-то, все эксперты избегают говорить о другом, более важном показателе для экономики энергоресурсов, а именно о ОКУПАЕМОСТИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗАТРАТ (так я перевел английское EROI — energy return on investment), которая представляет собой соотношение получаемой энергии к затраченной. Т. е. чем сложнее и энергозатратней добыча энергоресурса, тем меньше значение EROI.

                           EROI = Полученная полезная энергия / Затраченная энергия

Если для некоторого ресурса показатель EROEI меньше или равен единице, то такой ресурс превращается в «поглотителя» энергии и больше не может быть использован как первичный источник энергии.

С практической точки зрения EROI означает следующее: когда впервые была открыта нефть, то в среднем одного барреля (бочки) нефти было достаточно, чтобы найти, извлечь и переработать 80-100 баррелей нефти. За последнее столетие это соотношение постепенно снизилось до трёх полученных баррелей на один затраченный в США и примерно до 10 к 1 в Саудовской Аравии.

Или другой пример: если в 1990 г. на одном затраченном барреле можно было импортировать в США 35 баррелей нефти, то в 2007 г. сжигая один баррель в страну можно было ввести лишь 12 баррелей нефти. (См. рис. 3 и 4. Источник данных >>>)

 

На основании эмпирических значений EROI для разных видов топлива был построен т.н. «Утес энергоэффективности»:

Рисунок 5. «Утес энергоэффективности».

По мере приближения к значению EROI 1:1 соотношение энергии, поставляемой обществу (темно-серый сегмент) из различных источников, к энергии, используемой с этой целью (светло-серый сегмент)  экспоненциально уменьшается.

Высокое значение EROI топлива позволяют поставлять обществу большую часть энергии (например, топливо с EROI 100:1 (горизонтальная ось) будет обеспечивает 99% полезной для общества энергии (вертикальная ось) из этого вида топлива).

И наоборот, снижение EROI топлива обеспечивает значительно меньшее количество полезной энергии для общества (например, топливо с EROI 2:1 обеспечит для общества лишь 50% энергии этого вида топлива).

Таким образом, большие колебания в зоне высоких значений EROI (например, от 100 до 50:1), могут практически не иметь никакого влияния на общество в то время как небольшие вариации в зоне низких значений EROI (например, от 5 до 2,5:1) может иметь гораздо большее и потенциально более негативное воздействие на общество.

Таким образом оказалось, что все более усугубляющееся падение EROI из-за истощения невоспроизводимых энергоресурсов представляет собой очень опасный и трудноразрешимый вызов для промышленных экономик мира и цивилизации в целом.

Это связанно с тем, что при снижении совокупной энергоэффективности энергоресурсов цивилизации ниже порога EROIglobal = 9:1, поддержание современного уровня развития нашей индустриальной мира становится более невозможным и связанно это с т.н. «иерархией энергетических нужд человечества». Данную иерархию называют еще и «пирамидой энергетических нужд», по аналогии с упомянутой вначале мотивационной пирамидой Маслоу .

Рисунок 6. «Пирамида энергетических нужд», представляет собой минимальные значения EROI для традиционной нефти на выходе скважины, необходимые для выполнения различных энергетических задач, связанных с поддержанием современного уровня развития цивилизации.

Группа исследователей Университета штата Нью-Йорк составивших данную иерархию, изучили при помощи EROI анализа пороговые значения энергоэффективности глобальных энергоресурсов, необходимые для дальнейшего существования и процветания общества.

Оказалось, что при EROI нефти 1,1 к 1, чисто теоретически её можно будет добывать из недр Земли, но лишь для того чтобы глубокомысленно смотреть на неё . При EROI 1,2:1 нефть можно будет даже перерабатывать, однако при отсутствии транспортной и дистрибьюторской инфраструктуры, опять же, все что можно будет делать с этой переработанной нефтью — это смотреть на нее. Исследования показали что лишь при EROI на выходе скважины выше 3:1 можно будет построить дороги и мосты и пустить по ним построенный бензовоз для перевозки переработанных нефтепродуктов. Ну а для того чтобы по тем же дорогам перевозить в грузовиках выращенное и переработанное зерно или иные сельхозпродукты, необходим EROI не менее 5:1. Чтобы компенсировать издержки бурильщика месторождения, рабочего нефтеперабатывающего завода, водителя грузовика и фермера вырастившего урожай, потребуется поддержка и социальная защита их семей, которые возможны при EROI на уровне 7 или 8 к 1. Для обеспечения среднего образования детей из семей уже упомянутых рабочих, значение EROI должно быть не ниже 9 или 10 к 1. Обеспечение работника и его семьи услугами здравоохранения и высшего образования, потребует значение EROI на уровне 12:1, как минимум. Ну и в довершении ко всему, для удовлетворения духовных потребностей человека (типа, где потуситься), значение EROI должно быть, по крайней мере 14:1.

Иными словами, заключают исследователи, чтобы поддерживать и развивать современный уровень нашей индустриально-урбанистической цивилизации, необходим не просто избыток энергии, а избыток в большом объеме, что предполагает либо наличие топливных ресурсов с очень высоким EROI либо очень большое количество источников топлива с умеренным EROI ни в ком случае не меньше 15 к 1.

Вот почему сопоставляя значения пороговых значений EROI «энергетической пирамиды» с текущими значениями EROI для разных видов топлива в США, можно сделать следующий прогноз. При нынешнем EROI нефти и газа в США равным 14,5:1 и эффективности импорта сырой нефти 12:1, экономика США балансирует на грани сноса верхних «этажей» энергетической пирамиды. И любые попытки заменить традиционные нефтегазовые источники, например нефтью битуминозных песков (EROI = 3:1),  газом горючих сланцев (EROI = 5:1), биоэтанолом (EROI = 5:1) или даже солнечным фотоэлектричеством (EROI = 7:1) в итоге только существенно снизят средневзвешенное значение EROI всего энергетического комплекса США. В итоге, экономика США может рассчитывать в дальнейшем лишь на четыре более менее энергоэффективных ресурса: уголь, ядерная энергетика и возобновляемые гидро и ветроэнергетика. Одна беда, мы пока не научились заправлять фуры углем или электричеством. Ну а как видно из конструкции «энергетической пирамиды», если убрать транспортную составляющую (3 уровень) то все пять уровней находящихся выше попросту рухнут, похоронив под своими обломками всю экономику США, её государственные институты и заодно легендарный «американский образ жизни».

В заключении своего исследования авторы пишут, что наше будущее выживание и процветание будет зависеть от нашей способности адаптироваться к глобальному снижению объемов потребления углеводородного топлива, которое будет сопровождаться существенным снижением значений EROI остающихся в распоряжении человечества источников энергии. А это потребует совершенно иных, более «биофизических» подходов к пониманию нашей экономической деятельности и образу жизни. Вот почему неминуемое снижение доступности и энергонасыщенности существующих источников энергии в ближайшем будущем, возможно и не стоит рассматривать  как некое зло или бедствие, особенно учитывая ту огромную неэффективность и расточительность, с которой используется сейчас энергия в экономике и нашей повседневной жизни. Есть надежда, что окончание эры дешевых и энергонасыщенных источников энергии подвигнет инженеров, политиков и экономистов полностью пересмотреть свои приоритеты в отношении путей дальнейшего устойчивого развития человечества. 

 

Источник: EROI of Global Energy Resources. Preliminary Status and Trends. (November 2012)

 

Paul_Arcash

https://horseman5th.wordpress.com/источники/eroi-и-пирамида-энергетических-нужд/