Meio Ambiente

Questionando “Nosso Futuro Renovável”

Este valioso livro explica muitas das dificuldades que tornam incerta a obtenção de 100% de energia renovável. No entanto, um caso muito mais forte pode ser dado, indicando que as atuais sociedades de energia rica não pode ser executado em fontes renováveis. Podemos e devemos mudar para as energias renováveis, mas também deve haver uma redução dramática no consumo de energia, nos “padrões de vida” do mundo rico e no PIB.

Há uma tendência muito forte para que os povos verdes tomem para concedido que nós podemos transição à dependência de 100% em fontes de energia renováveis ​​sem nenhuma redução significativa nos “padrões vivos” ou na economia, e faz-la a baixo custo. Muitos estudos e relatórios impressionantes fazem essa afirmação. Eu examinei vários destes e escrevi um número de críticas detalhadas. Todos fazem pressupostos altamente desafiáveis ​​e a maioria é de pouco ou nenhum valor porque eles não são baseados em dados meteorológicos reais para as regiões em discussão.

O livro Nosso Futuro Renovável de Richard Heinberg e David Fridley (2016) fornece uma discussão detalhada e valiosa da cena e das incertezas e dificuldades. Salienta que, mesmo que estes sejam superados, também deve haver uma grande mudança nos sistemas e estilos de vida do mundo rico. Mas eu acho que eles não deixam claro a magnitude do desafio, e eu quero argumentar aqui que há uma maneira mais eficaz de mostrar isso. Apenas tentando estimar as quantidades de energia necessárias e disponíveis podemos estimar quão provável ou improvável é que tudo pode ser executado em fontes renováveis. Isso só pode ser feito se a questão for abordada de forma numérica ou quantitativa, ou seja, tentar avaliar a quantidade de energia necessária em várias formas, as possíveis fontes, limites e custos e, especialmente, que quantidades de formas seriam necessárias para Contornar os problemas de intermitência e armazenamento. Minha tentativa detalhada de fazer isso está aqui .Deriva a conclusão de que mesmo na Austrália, com seus recursos energéticos renováveis ​​altamente favoráveis, seria muito dispendioso dispor de capacidade renovável suficiente para funcionar como o tipo de sociedade que temos hoje. A indicação do caso é dada abaixo.

Durante muitos anos, tenho argumentado que a situação global alarmante e em deterioração não pode ser resolvida a menos que abandonemos os compromissos com o crescimento econômico, o sistema de mercado e uma cultura de competitividade individualista competitiva. (Para detalhes veja thesimplerway.info ) No entanto a maioria das pessoas não possuem essa visão de mundo, mas acredito que os ajustes e avanços técnicos, como as energias renováveis que adotam serão suficientes para manter as sociedades que são mais ou menos como aqueles que temos hoje. Se minha visão está correta, temos de enfrentar a mudança mais enorme e radical possível, e rapidamente. Estou discutindo aqui que há um caso muito mais coercitivo para esta visão do que é colocado em Nosso Futuro Renovável .

Dois pontos preliminares; Em primeiro lugar, não há dúvida de que devemos mudar para 100% de energia renovável, o mais rapidamente possível. Em outras palavras, este não é um argumento contra a transição para fontes renováveis. Em segundo lugar, minhas análises não estão confiantes. Eles expuseram a situação que as evidências que eu tenho parecem apoiar, mas eles poderiam estar completamente errados. Todas as suposições e derivações são claras e facilmente verificadas e é importante que essas análises sejam examinadas criticamente. Aqueles que duvidam de minhas conclusões são incentivados a tentar descobrir por que eles são inválidos e, portanto, nos ajudar a trabalhar para uma compreensão mais confiante do campo.

A tarefa de electricidade

Houve recentemente dois estudos impressionantes sobre a possibilidade de fornecimento de energia 100% renovável na Austrália, envolvendo modelagem complicada com base em dados meteorológicos detalhados. A primeira foi por Elliston, Diesendorf e MacGill (2012, 2013.) Vou, no entanto, lidar com o segundo estudo, por Lenzen et al. (2016) que, a meu ver, se baseia em hipóteses mais satisfatórias. (Eu sou listado como um co-autor, mas desempenhou um papel muito menor, a importância do estudo deriva da modelagem realizada pelos outros.)

A conclusão geral é que, dados os dados meteorológicos para 2010, 100% de fornecimento de electricidade renovável poderia ter sido alcançado aum custo de produção de 20 c / kWh, mas provavelmente 30,3 c / kWh em condições típicas. A capacidade de geração necessária para lidar com a intermitência teria sido de 5 a 6 vezes a demanda média, e seria necessário um uso considerável da biomassa. A maioria dos países tem potencial de biomassa muito menor do que a Austrália.

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Tentei estimar qual é provavelmente a diferença entre este custo de produção e o preço de varejo, levando em consideração a) os muitos fatores deixados de fora do estudo para simplificar a já enorme tarefa de computação, eb) os fatores que operam na produção Custo para resultar no preço de varejo. Minha derivação (facilmente seguida) leva à conclusão provavelmente surpreendente de que o preço de varejo seria de cerca de 70 + c / kWh, ou três vezes o atual preço de varejo australiano.

Tal preço pode ser tolerável, mas é provável que seja, pelo menos, bastante perturbador do ponto de vista económico, especialmente quando adicionado às significativas dificuldades económicas que se avizinham (por exemplo, aceleração da desigualdade, queda da produtividade, Invasão de robôs e deterioração ecológica em todos os lados …) Os altos preços de energia de varejo se multiplicariam e se transformariam em piramide por toda a economia. Mais importante ainda, um preço de eletricidade elevado teria implicações muito sérias para um fornecimento 100% renovável de energia total , porque essa oferta teria que ser fortemente, na verdade quase totalmente baseada em eletricidade e derivados ineficientes, como o hidrogênio.

100% de energia total proveniente de fontes renováveis?

Reunir a demanda total de energia a partir de fontes renováveis ​​é uma tarefa bem diferente para atender apenas a demanda de eletricidade.Actualmente, a electricidade representa menos de 20% da procura total de energia num país rico e é a forma mais facilmente fornecida pelas energias renováveis. A biomassa é a única forma renovável que não produz diretamente eletricidade, e é limitada. Fornecer todas as formas de energia necessárias a partir de energias renováveis ​​envolve muito mais do que simplesmente escalonar o sistema de fornecimento de energia por um fator de 5. Isso é principalmente porque a maioria dos restantes 80% da energia utilizada e não presentemente na forma de electricidade define problemas para fazer A) natureza e número dessas outras formas; eb) custos e perdas na mudança para a eletricidade; c) quantidade que não pode convenientemente ser trocada; e d) custos de energia e dólar da conversão da eletricidade ou da biomassa nessas mais Formas mais difíceis.

Para analisar bem a situação, precisaríamos de uma lista completa dos diferentes tipos de energia no atual orçamento total de energia, como a quantidade de combustível líquido necessária para que fins, e precisamos perguntar sobre o quanto a eletricidade pode ser Capaz de substituir cada um deles. Como poderíamos operar caminhões, navios, aeronaves, minas remotas, etc.? Quais poderiam ser as perdas e eficiências de conversão, e qual poderia ser o custo total do sistema renovável total? Infelizmente, há pouca informação sobre essas questões. Por conseguinte, a exploração a seguir deve ser considerada apenas incerta e indicativa. No entanto, ele ilustra o tipo de análise que é necessário e fornece um argumento forte de que, se um fornecimento de energia renovável 100% é viável, na melhor das hipóteses será muito difícil e dispendioso para fazer.

Estimativa de um orçamento energético total australiano em 2050

A abordagem detalhada no thesimplerway.info/REcriticalreview.htm é começar com uma tentativa de elaborar as quantidades de energia em que formas podem ser necessárias na Austrália até 2050, tendo em vista o objetivo de converter toda a demanda para formas renováveis. Segue um resumo dos principais elementos do caso; Todas as suposições e derivações são explicadas claramente na descrição completa.

Minhas desculpas por todos os números e aritmética seguinte, mas discussão significativa sobre esta questão não pode ser realizada sem estes. A questão é quantitativa. Meu objetivo principal aqui é indicar a forma ou abordagem que um caso convincente deve tomar.

Principais pressupostos: Presente (2015) consumo final de energia 4.130 PJ, eletricidade 810 PJ, 20% final, transporte 1603 PJ, 39% da população final, multiplicará x 1,82, 2050 BAU (“business as usual”) demanda é muito difícil Para estimar, mas é assumido aqui para continuar a taxa de crescimento 1974-2017 que era proporcional à população, e assim ser 7.520 PJ por 2050 (isto é bastante discutível, e reconsiderado mais tarde.)

Assim, a demanda final de energia de 2050 é tomada como, Eletricidade, 1.472 PJ, Transporte, 2.917 PJ, Resto 3.131 PJ, Total 7.520 PJ. Como noite estas quantidades ser fornecidas?

  • Fornecimento de energia elétrica : Suporta 94% da eletricidade fornecida por energia eólica, solar e hidrelétrica, mais 6% a partir da biomassa utilizada para backup (de Elliston, Diesendorf e MacGill, 2012, 2013), requerendo 340 PJ / Operador de mercado estimativa de 26% de eficiência de geração. (Crawford, et al., 2013).
  • Fornecimento de energia para transporte : Suponha que todos os veículos de passageiros possam ser veículos elétricos, duplicando a eficiência energética (não triplicando, tendo em vista o alto custo de energia incorporado dos EVs), um terço dos caminhões ligeiros funcionam com eletricidade, etanol e hidrogênio Sobre o etanol ea metade sobre o hidrogênio (transferência de carga para o transporte ferroviário não contabilizada, mas que aumentaria muito o uso de caminhões leves para distribuição de cabeças ferroviárias), transporte aéreo alimentado pelo etanol, uso de energia não incluído.
  • Provisão de energia restante : Isto é bastante grande, 3,131 PJ e 43% da demanda total. É difícil encontrar informações sobre a sua composição, ou determinar a quantidade que poderia ser fornecida através de caminhos não eléctricos, e, por conseguinte, quanta electricidade adicional seria necessário gerar nesta categoria.
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Vamos tirar da tarefa de electricidade todo o aquecimento de espaço a baixa temperatura na suposição (não realista) de que pode ser fornecido sem electricidade, por exemplo a partir de painéis solares térmicos simples. Os dois dados mais relevantes disponíveis são, em primeiro lugar, o aquecimento e o resfriamento residencial representam cerca de 5,6% do uso total de energia na Austrália, e o consumo de energia industrial e comercial somam cerca de 32% do total. Se um quarto desta segunda quantidade é o calor de baixa temperatura que não precisa ser fornecida via eletricidade, então o aquecimento residencial + industrial + comercial de baixa temperatura pode adicionar 12% da energia total. Isto significaria que 12% da meta BAU 7,530 EJ, ​​ou seja, 904 PJ, pode vir de painéis solares térmicos, reduzindo a categoria restante para 2.227 PJ. (No mundo real, muito aquecimento e resfriamento serão realizados por bombas de calor, usando eletricidade, mas o pressuposto acima é que tudo é fornecido por painéis solares térmicos, reduzindo irrealisticamente a demanda total de eletricidade a ser atendida.)

Vamos agora fazer a suposição simplificadora (mas também incorreta) de que toda a categoria restante pode ser fornecida pela eletricidade. As quantidades resultantes a fornecer seriam,

                                                    Eletricidade Biomassa Hidrogênio

Demanda de electricidade 1.384 PJ 340 PJ biomassa

Demanda de transporte 765 PJ 977 PJ como etanol, 977 PJ = 2,443 PJ biomassa

Restantes 45% 2.227 PJ

-benzóico.

Totais                                      4.376 PJ 2.783 PJ biomassa 977 PJ

 

Complicações

Os dados de biomassa acima são para etanol derivado de biomassa. Se se supuser que a eficiência energética desse processo é de 40%, seria necessário produzir 2.783 PJ de biomassa. Mas quando se leva em conta a estimativa de Crawford et al., (2013) da colheita de energia total da biomassa australiana, há um déficit de 1.395 PJ. Isso teria produzido 558 PJ de etanol, por isso será assumido que este terá agora de reunir pelo hidrogênio, elevando esse total para 1.535 PJ.

Mas para ter uma unidade na forma de hidrogênio cerca de 1,7 unidades devem ser geradas na forma de eletricidade (… mesmo ignorando o grande custo de energia incorporado na produção de hidrogênio, armazenamento e equipamentos de bombeamento e perdas de vazamento.) Assim, gerando o hidrogênio exigiria 2.610 PJ de eletricidade.O total de eletricidade seria então de 4.376 + 2.610 = 6.986 PJ, ou c. 6,940 PJ depois de levar em conta a pequena contribuição de hidrocarbonetos (cerca de 50 PJ). Isso é cerca de 9 vezes a quantidade atual de eletricidade gerada na Austrália.

Neste ponto, a conta detalhada considera os efeitos de suposições mais otimistas, incluindo uma economia de 30% devido ao esforço de conservação, mas eles não parecem fazer uma enorme diferença.

Por outro lado, é provável que, em 2050, muitas funções exigirão um aumento considerável dos insumos energéticos, como mineração e processamento de minérios mais pobres, dessalinização da água, assentamentos mais densos envolvendo construção e moradias muito altas e reciclagem de maiores proporções de resíduos. Recentemente foi percebido que o crescimento da produtividade é significativamente devido à adoção de formas mais intensivas em energia, de modo que a busca por ele tenderá a aumentar o uso. O frete global e especialmente o turismo eo tráfego aéreo devem aumentar mais rapidamente do que a população. A energia será necessária para enfrentar os desafios da agricultura. Será necessário um esforço crescente para lidar com a deterioração ecológica em geral acelerada. Acima de tudo, lidar com os muitos efeitos da mudança climática irá adicionar muito grandes custos de energia que não existem em resent, incluindo obras defensivas como mar paredes, deslocalização de assentamento, incursões de água salgada em terras agrícolas, remediar danos tempestade, lidar com refugiados, adaptando Para alterar os padrões de chuvas (que por exemplo podem tornar as barragens existentes redundantes), lidar com surtos de pragas e flores de algas e desenvolver novas culturas para condições alteradas.Provavelmente o maior problema será determinado pelo fato de que as metas de estufa do IPCC assumem que grandes quantidades de carbono terão que ser retiradas da atmosfera após 2050, o que exigiria o uso de enormes quantidades de energia.

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Conclusões

Mas vamos ignorar todos os factores susceptíveis de aumentar o montante que precisa de ser fornecido; Qual pode ser o custo mínimo da energia? Minha discussão detalhada do estudo de Lenzen et al. Estudo indica que o preço de retalho da electricidade teria de ser, no mínimo, algo acima de 46 c / kWh. Para fornecer 6,940 PJ / a, ou seja, 1.927 bilhão kWh, a 46 c / kWh poderia custar US $ 887 bilhões por ano, que é de cerca de 55% do PIB australiano em 2015, ou 28% do PIB 2050 assumindo um crescimento econômico de 2%. Contudo, o total das despesas globais de energia dos países ricos é normalmente inferior a 10%, o que inclui os impostos adicionados depois de todos os custos de produção e distribuição terem sido totalizados. (Por exemplo, 40% do preço pago pela gasolina na Austrália hoje é um imposto adicionado pelo governo ao preço de fornecimento de varejo.) Se pudéssemos tirar impostos, provavelmente acharíamos que o custo de varejo pago pela energia na Austrália hoje estava mais próximo 6% do PIB.

Seria obviamente impossível pagar qualquer coisa como 29% do PIB para a energia. Hall e Klitgaard (2014) descobrem que quando o gasto de energia permanece acima de cerca de 5,5% do PIB dos EUA por algum tempo, ocorre recessão. Em outras palavras, pressupostos muito mais baixos do que foram feitos neste exercício teriam de ser verdade antes que os custos chegados pudessem ser acessíveis. E tudo isso é para a Austrália, que possivelmente tem as condições de energia renovável mais favoráveis ​​no mundo habitado

A crença de que o suprimento de energia pode ser 100% renovável é provavelmente o principal elemento na fé do tech-fix, mantida pela maioria das pessoas, incluindo as pessoas verdes e esquerdas. Eles pensam que não há necessidade de mudar de algo como estilos de vida e sistemas atuais de energia e recurso intensivo, ou de uma economia impulsionada pelo crescimento e pelas forças de mercado. Se a posição alcançada nessa reavaliação é sólida, então os grandes problemas globais não podem ser resolvidos a menos que haja uma redução dramática nos níveis de consumo per capita do mundo rico, a economia atual é abandonada, há uma imensa mudança cultural longe da aquisição individualista e competitiva, E transição para algum tipo de maneira radicalmente mais simples. (Que isso seria viável e atraente é discutido no thesimplerway.info / ).

Então, acredito que um caso muito mais forte para essa transição pode ser feito do que é encontrado em Nosso Futuro Renovável .

Referências

Crawford, D., T. Janovic, M. O “Connor, A. Herr, J. Raison e T. Baynes, (2013),Potencial de geração de eletricidade na Austrália a partir de biomassa em 2010, 2030, e 2050 , AEMO 100% Estudo sobre Energias Renováveis, 4 de Setembro CSIRO Report EP – 126969.

Hall, CA S e KA Klitgaard, (2014), Energia e Riqueza das Nações , Dordrecht, Springer.

Heinberg, R., e D. Fridley, (2016), Nosso Futuro Renovável , Santa Rosa Califórnia, Instituto Post Carbono.

Sobre o autor | Website

Meu nome é Vagner Liberato, sou carioca e vivo no Rio de Janeiro. Formei-me em Administração de Empresas e sou um apaixonado por conteúdo sustentável. Desde 2015 faço o Meio Ambiente Rio com maior prazer! Para falar comigo, entre em contato pelo email: contato@meioambienterio.com

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