Экспоненциальный рост EROEI? Суровая реальность!
Мы пишем в рамках стратегии win-win. С нас статьи - с вас интересные комментарии и в итоге все в выигрыше. Чтобы расширить круг действия мы запустили английский “Мир Вокруг Нас” (перевели пару статей) и уже есть ответная польза, которой мы хотим с вами поделиться на русском языке. В одном комменте нам описали один интересный “парадокс”, который с интересной стороны наводит на вывод, который мы систематически доказываем в статьях [ 1, 2, 3]: по сути не важно насколько EROEI больше единицы. Важен именно размер энергоресурса. А уж рост EROEI мы вам обеспечим экспоненциальный.
Не верите? Тогда приступаем.
Допустим у нас есть открытая система и коробочка, которая на каждый джоуль ввода производит два джоуля на выходе, EROEI такой коробочки будет скромные 2:1. Теперь берём пять таких коробочек, подключаем их последовательно одну за другой и получаем такую цепочку 1=>2=>4=>8=>16=>32. Кладём содержимое в коробку побольше, пометив её квадратными скобками:
1=> [=>2=>4=>8=>16=>] =>32
Теперь у нас одна большая коробка с EROEI 32:1. Можно сформулировать и по-другому: выход коробочки подать обратно на вход и пропустить 5 раз и получим те же 32 джоуля. Чудо? Надувательство? Нарушение законов физики? Нет, ведь на самом деле внутри коробки было произведено 64 джоуля энергии, а мы получили только 32. EROEI с учётом внутренних затрат всё ещё 2:1 и количество энергии, производимой коробочками в любой конфигурации, ограничено доступностью энергии для них и законами физики.
32:1 у нас получилось только потому что мы прочертили границу соответствующим образом и внутренние проблемы коробки стали нам не видны. С нашей точки зрения всё что мы вложили это один джоуль.
Чуть менее абстрактный пример. Допустим, у нас есть одна буровая на нефть и армия умных роботов, и всё это хозяйство работает на нефти.
Допустим на эту армию роботов, буровую и бурение первой скважины мы потратим один мегабаррель нефти и поставим задачу добыть 32 мегабарреля. Если пробуренная скважина даёт роботам 2 мегабаррелей нефти, то EROEI системы составит 2:1 и, вроде, никак эти 32 мегабарреля не добыть с помощью одного мегабарреля. Тем не менее, в первую итерацию роботы всё-таки добудут 2 мегабарреля, из которых один мегабаррель можно потратить на строительство новой буровой, а второй пойдёт на новое бурение. В итоге, две буровых смогут пробурить две скважины и добыть 4 мегабарреля нефти (соблюдаем EROEI=2). Как понимаете, роботы в этом сценарии повторяют теоретический абзац выше и в конце с помощью 16 буровых добудут 32 мегабарреля нефти! Таким образом, мы получили 32-кратное умножение поданной на вход энергии. Ловкость рук и никакого мошенничества. В теории этот процесс можно развивать и дальше и ограничен он лишь запасами нефти.
Несложно догадаться, что именно так и развивалось человечество от неандертальцев до XXI века, просто в отличие от роботов далеко не 100% добытой энергии уходило на воспроизводство новой энергии, но любой стабильный процент роста, даже очень маленький - это ведь всегда экспонента. Ну и экспонента временно приостанавливалась, когда доступная база используемого ресурса исчерпывалась - вырубали последнее дерево или засеивали последний гектар земли.
Слишком абстрактно? Реальный пример - канадские битуминозные пески. Довольно известный факт, что EROEI у них около 5 - есть множество исследований. Напомним, что наиболее энергоёмкая операция в их добыче это нагрев породы для снижения вязкости битумов. И вот тут зарыта собака - нагрев породы можно проводить добываемыми на месте ресурсами. Если вы поставите себя на место канадского общества, то ситуация будет аналогичной примеру с роботами - нефтяники на месторождении сами добывают газ и тратят его на свои нужды. Таким образом, де-факто на канадские пески тратится куча газа, но весь этот газ внутри “коробочки” для канадского общества и его для общества не существует. EROEI, который известен как 5 - это EROEI коробочки, EROEI всей системы для канадского общества намного выше, так как газ на нагрев нефтяники не отнимают у общества, а производят на месте сами.
Есть работы, которые считают EROEI битуминозных песков c учётом внутренней или внешней энергии. На графике ниже, красная линия больших значений - это EROEI всей системы добычи нефти битуминозных песков карьерным способом относительно канадского общества, бордовая внизу - это значение EROEI для отдельной коробочки внутри системы:
Канадцев как абстрактных жителей абсолютно не должно волновать что там делают нефтяники внутри своего месторождения и для них EROEI будет 20:1.
Несмотря на то, что мы оптимистично смотрим на нефть и не видим пика нефти в ближайшие годы и десятилетия, она всё-таки конечна. А вот что условно бесконечно в масштабе человечества - это солнце.
Мировые потребности в энергии для 2030 года можно удовлетворить такими площадями солнечных панелек:
Для понимания - эти масштабы (500 тыс. кв.км) вполне по силам человеку. Стоит учесть, что только система междугородних шоссе в США это уже 94 тыс. кв. км., а площадь городов на планете это 657 тысяч кв. км. А город это всё-таки гораздо более сложная стройка, чем поля солнечных панелей.
Когда человечество собирает с поля урожай результат фотосинтеза, кушает и набирается сил, и сеет ещё большее поле - это опять тот же процесс. Концепция самовоспроизводящейся коробочки в солнечной энергетике может сработать в рамках описанного, есть даже готовые соответствующие идеи. Значение EROEI определяет только одно - насколько быстро человечество сможет развиваться, но не сам факт развития, как пытаются преподнести сторонники апокалиптических взглядов.
Единственный вопрос - сколько энергии мы как общество готовы выделить на первую фазу сейчас? Насколько актуально именно сегодня запускать механизмы роста фотовольтаики, пока есть и более дешёвые топлива и нет удобной технологии хранения энергии - это вопрос. Но в масштабе десятилетий и столетий ответ однозначен: если мы не научимся воспроизводить термоядерную энергетику сами, то игнорировать рог изобилия джоулей с небес как-то нелогично.
совместно с plaksiva9tr9pka