Nieograniczona tania energia zmieniłaby społeczeństwo

Niemniej Wielka Brytania kąpie się w energii. Na kraj pada wystarczająco dużo światła słonecznego, by z nadwyżką zasilić gospodarkę. Wiatr, fala, woda oraz moc przypływów i odpływów. W lasach jest drewno. Są gorące skały pod Kornwalią i Durham, gaz pod Lancashire i dość dużo węgla pod Morzem Północnym, by starczyło na stulecia. Z łatwością moglibyśmy kupić wystarczająca ilość uranu, by dostarczał energii w nieskończoność. A jeśli potrafimy rozgryźć fuzję jądrową, będziemy potrzebowali tylko trochę wody i kornwalijskiego litu.

Na czym więc polega problem? Ludzkość na mnóstwo opcji do zaopatrywania cywilizacji w energię w XXI wieku. Problemem nie jest energia ale konwersja energii. Wzrost gospodarczy oznacza właściwie zamianę energii w skomplikowane struktury, które można pobudzić do wykonywania pracy. Konwersja energii jest siłą napędową cywilizacji. Tak jak biologia wykorzystuje energię do budowania ciał, społeczeństwo ludzkie przechwytuje energię do tworzenia fizycznie nieprawdopodobnych bytów, takich jak budynki, rządy i platformy mediów społecznościowych. Konwersja energii umożliwia nam unikania entropii  i dryfowania w kierunku chaosu.  

Nowoczesny świat stoi na kopcu zbudowanym przez konwersję energii w przeszłości. Tak samo, jak trzeba było góry bochenków chleba i worków z obrokiem, by zbudować katedrę w Salisbury, potrzeba wiele metrów sześciennych gazu lub obrotów wiatraka, by zasilać komputer i tworzyć software, na którym piszę te słowa. Rewolucja Przemysłowa była oparta na odkryciu, jak zamienić ciepło w pracę, początkowo przez parę. Przedtem ciepło (drewno, węgiel) i praca (woły, ludzie, wiatr i woda) były odrębnymi światami.

Każda technologia konwersji – aby była wartościowa – musi produkować niezawodną, dostarczoną dokładnie na czas, siłę, która znacznie przekracza (siedmiokrotnie lub więcej) ilość energii potrzebnej do jej wydobycia, konwersji i dostarczenia konsumentowi. Ta miara wydajności, EROEI (energy return on energy invested – zwrot energii na energię zainwestowaną ), jest tym co ogranicza nasz wybór.

Przy kryterium EROEI biopaliwo jest katastrofalnym wyborem, wymagając mniej więcej równej ilości paliwa do jego wyprodukowania, jaką otrzymuje się w końcowym efekcie. Siła wiatru ma niski zwrot energii, ponieważ jej olbrzymia infrastruktura jest energetycznie kosztowna i wymaga zastępowania mniej więcej co dwadzieścia lat (jeszcze szybciej w wypadku turbin na morzu, których łopaty okazały się zbyt kosztowne), podczas gdy wsparcie wiatru bateriami i innymi elektrowniami redukuje wydajność całego systemu. Energia geotermalna także może się borykać z trudnościami, ponieważ zamiana gorącej wody w elektryczność pociąga za sobą marnotrawstwo energii. Energia słoneczna z magazynowaniem w bateriach w większości stref klimatycznych  także nie zdaje testu EROEI. Na pustyni Arabii, gdzie ziemia jest niemal za darmo, pełno światła słonecznego i tani gaz, energia słoneczna, wspierana nocą gazem, może być tania.

Jak dotąd paliwa kopalne obficie odpłacały koszt dostarczanej przez nie energii, ale marginesy maleją, kiedy szukamy gazu i ropy w coraz ściślejszych skałach i odleglejszych regionach. Rozszczepienie jądra atomowego zdaje test EROEI celująco, ale pozostaje kosztowne z powodu bizantyjskich regulacji.

Co doprowadza mnie do fuzji jądrowej, procesu o potencjalnie szalenie pozytywnym EROEI (zasila słońce i bombę wodorową), który jednak jak dotąd okazał się niemożliwy do opanowania. Ciągle odsuwająca się obietnica fuzji skłania do ostrożności, ale brytyjska firma Tokamak Energy, jest coraz bardziej pewna, że potrafi produkować elektryczność już w 2030 r., jeszcze przed swoimi amerykańskimi rywalami. Przewiduje, że do roku 2035 będzie wówczas budować dziesięć dużych (1.5 GWe) elektrowni rocznie, a sto do 2040. Jest to zuchwały nowicjusz z prywatnego sektora, stawiający wyzwanie powolnej, międzynarodowej współpracy publicznego sektora nad fuzją.     

Nowi optymiści fuzji opierają swoją pewność siebie na tlenku iterowo-barowo-miedziowym (YBCO), nowym nadprzewodniku, który pozwala na mniejsze, mniej zimne, ale bardziej potężne magnesy. Wielka Brytania jest światowym liderem w technologii YBCO, a więc nie jest niemożliwe, że zobaczymy tutaj przełom za dwadzieścia lat porównywalny do wynalazku wykorzystania pary Thomasa Newcomena z 1712 r.

Załóżmy, że fuzja istotnie dokona przełomu z “zbyt tanią, by mierzyć zużycie” energią, czego nie udało się energii jądrowej. Moglibyśmy wtedy przestać martwić się o dwutlenek węgla, ale co zrobimy z całą tą energią? Moglibyśmy wytworzyć tyle wody, ile zapragniemy, poprzez odsalanie, moglibyśmy nawodnić pustynie. Moglibyśmy uprawiać żywność pod dachem, zostawiając ziemię naturze. Moglibyśmy zelektryfikować cały transport. Moglibyśmy umożliwić Afryce stanie się równie zamożną jak Ameryka.

Zielony siewca nieszczęścia i paniki o nazwisku Paul Ehrlich napisał kiedyś, że danie taniej, obfitej energii ludzkości byłoby jak „danie karabinu maszynowego umysłowo upośledzonemu dziecku”. Jest wręcz przeciwnie, obcięcie kosztów energii jest absolutnie kluczowe dla tworzenia zamożności i sprawiedliwości. Dlatego jest tak niezrozumiałe, że Wielka Brytania podnosi ceny energii, by zachęcać średniowieczne technologie wytwarzania energii przez spalanie drewna, korzystanie z wiatru i spadku wody. 

W oficjalnym przeglądzie polityki energetycznej rządu w zeszłym roku profesor Dieter Helm pokazał, że mogliśmy zredukować emisje dwutlenku węgla za znacznie mniej niż 100 miliardów funtów, które już wydano na energię odnawialną, przez zachęcanie do przechodzenia na gaz. Ale, jak mówi, rządy są kiepskie w wybieraniu zwycięzców, podczas gdy nieudacznicy są znakomici w wybieraniu rządów. Tymczasem Niemcy, które wydały około biliona euro na wsparcie zielonej energii, budują teraz nowe elektrownie weglowe, by zaspokoić niezbędne zapotrzebowanie na elektryczność. 

Niemcy ogromnym kosztem uczą się, że nie można mieć taniej, niezawodnej, niskowęglowej energii bez wysokiego EROEI. Energiewende okazało się historycznym błędem. Czy istnieje jednak jakaś gwarancja, że rządy nagle zaczną być bardziej racjonalne, kiedy pojawi się fuzja?

Pierwsza publikacja w Times.

Energy Return On Energy Invested And The Promise Of Fusion

Rational Optimist, 26 marca 2018

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska