Заместването на съществуващата система, захранвана от изкопаеми горива, с технологии за възобновяема енергия за цялото население е още по-огромна задача, отколкото се предполагаше, разкрива докладът на доцент Саймън Мишо от Геологическия институт на Финландия GTK.
Необходимата допълнителна енергия и материали могат да се окажат точка на претоварване в производствената система, дори ако се намали потреблението и нуждите от материали чрез кръгова икономика и регулиране. Неговият доклад разглежда предизвикателствата около амбициозната задача за постепенно премахване на изкопаемите горива (нефт, газ и въглища), които понастоящем се използват в технологията на двигателите с вътрешно горене (ДВГ) на превозните средства и за производство на електроенергия.
Какви са плановете за „спасение“ на световните лидери?
Много от решенията, обсъждани в литературата, могат да се аргументират, че работят добре в сравнително малък мащаб, но не могат да функционират, когато се увеличат до глобален мащаб, за да имитират размера на съществуващата система, базирана на изкопаеми горива. Обикновено пречката за това е количеството на необходимите минерали, производственият капацитет или просто необходимото време за разгръщане на производството.
По отношение на случая за замяна на всички превозни средства, базирани на изкопаеми горива, с технология за електрически превозни средства (ЕПС) се смяташе, че през 2019 г. ЕПС са били около 7,2 милиона. Въпреки това, числеността на превозни средства в световен мащаб по това време се оценяваше на 1,416 милиарда, което предполага, че само 0,51% от превозните средства в момента са електрически и че 99,49% тепърва предстои да бъдат заменени.
Що се касае до глобалната енергийна система, данни от 2018 г. показват, че 84,7% са зависими от изкопаеми горива, докато възобновяемите енергийни източници (слънчеви, вятърни, геотермални и биогорива) представляват само 4,05% от глобалното производство на енергия, а ядрената енергия представлява 10,1%. Това засилва мащаба на многото предизвикателства.
Общият план, от който се ръководят повечето държави, може да се обобщи по следния начин: превозните средства с Двигатели с вътрешно горене (ICE) трябва да бъдат прекратени и заменени с електрически превозни средства (EV), захранвани с литиево-йонни батерии и превозни средства, задвижвани с водородни горивни клетки (H2-Cell). Производството на електрическа енергия с въглища и газ трябва да бъде преустановено и заменено със слънчеви фото-волтаични, вятърни турбини, водноелектрически, ядрени, геотермални или биоотпадъци за енергийни електроцентрали.
Малките решения няма да могат да отговарят на глобалните нужди
Познанията около известните минерални ресурси предполагат, че суровините, необходими за производството и обслужването на тези възобновяеми технологии, ще останат наистина глобални по природа. Няма да има една нация или географски регион, който може да бъде наистина самодостатъчен.
Изчислените модели предвиждат бъдещи сценарии за следващите няколко десетилетия. Отчитат се типичните дълги начални етапи от проучване до откриване и започване на добив на полезни изкопаеми, които могат да бъдат между 10 и 30 години, и че на всеки 1000 открити находища обикновено само един или два всъщност стават жизнеспособни мини. Също толкова дълги са и производствените цикли от изобретението до комерсиализацията.
Предполага се, че общият допълнителен годишен капацитет на електроенергия от неизкопаеми горива, който ще бъде добавен към глобалната мрежа, ще трябва да бъде около 37 670,6 тераватчаса. Ако се приеме същата енергийна съвкупност от неизкопаеми горива като този, отчетен през 2018 г., ще са необходими допълнителни 221 594 нови електроцентрали, които да бъдат изградени и пуснати в експлоатация.
Освен това, в настоящите политически цели (например на Европейския парламент) се съдържа идеята 30% от глобалната енергийна и транспортна система да бъдат възобновяеми до 2030 г. Това е след приблизително само 8 години, а времето за инкубация за изграждане на нова електроцентрала може да варира между 2 и 5 години (или 20 години за ядрена централа).
Имаме ли достатъчен ресурс за електрически автомобили
Масата на литиево-йонните батерии, необходими за захранването на 1,39 милиарда ПС, ще бъде 282,6 милиона тона. Предварителните изчисления показват, че световните резерви, да не говорим за глобалното производство, може да не са достатъчни за осигуряване на необходимото количество батерии. На теория има достатъчно глобални запаси от никел и литий, но само ако се използват единствено за производство на литиево-йонни батерии за превозни средства.
На практика, за да се направи само една батерия за всеки автомобил в глобален мащаб, ще са необходими 48,2% от световните запаси от никел за 2018 г. и 43,8% от световните запаси от литий. Също така няма достатъчно кобалт в текущите резерви, за да задоволи това търсене и ще трябва да бъде добито още.
Още повече, всяка от 1,39 милиарда литиево-йонни батерии може да има полезен живот само от 8 до 10 години. Това означава, че 8-10 години след производството ще са необходими нови батерии за смяна, или от добит минерален източник, или от рециклиран метален източник. Но тъй като това е практически необосновано, е възможно да се наложи цялостно преосмисляне на варианта с батериите за електрическите ПС.
Рентабилността на възобновяемите източници на енергия
Електрическата енергия, генерирана от слънчеви и вятърни източници, е твърде непостоянна в обемите на доставките, както през 24-часов цикъл, така и в контекста на сезонните промени. Необходим е буфер за съхранение на енергия, ако тези системи за производство на електроенергия трябва да се използват в голям мащаб, а колко голям трябва да бъде този буфер за мощност, е предмет на дискусия.
Масата на необходимите батерии е огромна – приблизително 2,78 милиарда тона литиево-йонни батерии. Тук е уместно да се постави въпросът, дали това изобщо е възможно, вземайки предвид, че този показател далеч надхвърля наличните минерални запаси в световен план. Въпреки това, не е ясно как тази буферна мощност може да бъде доставена с алтернативна система в този мащаб. А ако не бъде разработена такава система, производството на вятърна и слънчева енергия може да не бъде в състояние да се разгърне до предложения глобален обхват.
Очакванията се сблъскват с реалността
Текущите очаквания са, че глобалните индустриални предприятия ще заменят сегашната сложна енергийна екосистема, чието изграждане е отнело повече от век. А тя е изградена с подкрепата на най-висококалоричния източник на енергия, който светът е познавал (нефт), в евтини изобилни количества и привидно неограничени минерални ресурси.
В крайна сметка се предполага, че подмяната на съществуващата система, захранвана от изкопаеми горива (нефт, газ и въглища) с възобновяеми технологии като слънчеви панели или вятърни турбини, няма да бъде възможна за цялото глобално население. Няма нито достатъчно време, нито ресурси, за да се осъществи настоящата цел, поставена от най-влиятелните нации в света.
Следователно това, което би могло да се изисква според екипа от Геоложка служба на Финландия, е по-скоро значително намаляване на общественото търсене на всички ресурси, от всякакъв вид. Това предполага много различен социален договор и коренно различна система на управление от сегашната. Според тях съществуващите сектори за възобновяема енергия и технологичните системи за електромобили са просто стъпки към нещо друго, но не биха могли да бъдат окончателното решение.
