Sursele de energie si viitorul omenirii.

Este un fapt binecunoscut ca modelul actual de dezvoltare economica, bazat pe o crestere continua, e indisolubil legat de un consum mereu sporit de energie.

Acest spor accelerat al necesarului energetic rezulta atât din explozia demografica (populatia globului a crescut de la 2 mld. în anul 1927 la peste 6,5 mld. în prezent si se crede ca va trece de 9 mld. în anul 2050), cât si din înmultirea tarilor care, precum India, China, sau Brazilia, se orienteaza rapid spre tipul de economie caracterizat printr-un enorm consum de energie – infrastructura moderna, industrie în plina expansiune, agricultura intensiva, pondere mare a serviciilor, tehnologie de vârf în informatica si telecomunicatii etc. Desi o cincime din populatia globului nu are înca acces la electricitate, iar doua cincimi îsi mai acopera necesarul de energie în mod traditional, adica mai ales din biomasa (lemne de foc, paie, stuf etc.), ponderea acestor categorii se afla în scadere. Omenirea este deci în tot mai mare masura dependenta de sursele de energie, ceea ce face ca preocuparea pentru asigurarea lor pe termen lung sa fie în prezent o componenta importanta a strategiei politice la nivel national si supranational. Studiile întreprinse în aceasta directie arata însa fara echivoc ca resursele existente nu pot tine pasul, în structura lor actuala, cu cresterea necesarului si ca exista pericolul sa se ajunga la o criza de proportii, cu urmari economice, sociale si politice catastrofale. Un al doilea mare risc, decurgând din tehnologia predominanta de producere a energiei, este accelerarea efectului de sera, datorat în principal (dar nu numai) emisiei de bioxid de carbon, efect cu consecinte drastice pentru stabilitatea climei, care se fac de pe acum observate.

Câteva date sunt relevante pentru ritmul cresterii necesarului mondial de energie: daca în anul 2000 consumul global s-a cifrat la 9,1 Gtoe (gigatone echivalent de petrol), se apreciaza ca necesarul va atinge 11-11,5 Gtoe în 2010, 13,5-14 Gtoe în 2020 si 16,3 Gtoe în 2030, ceea ce reprezinta o rata medie de crestere anuala de 1,7% – ce-i drept, ceva mai redusa decât în ultimele trei decenii, când a fost de 2%. Exprimate în echivalent de energie electrica, cifrele sunt si mai impresionante: în anul 2004, de pilda, consumul mondial reprezenta 118.858.600.000.000 kWh (cca 119.000 TWh). ªi se considera ca pâna în anul 2050 necesarul de energie se va dubla. Este de mentionat ca studiile de specialitate (în prima linie, cel realizat de IEA, Agentia Internationala pentru Energie) nu prevad pentru urmatoarele doua decenii modificari esentiale în structura pe surse a productiei de energie, ponderea principala urmând sa o detina în continuare combustibilii fosili. Pentru a asigura cresterea productiei în ritmul impus de cresterea estimata a consumului, se apreciaza ca vor fi necesare investitii în valoare totala de 16,5 bilioane de dolari – jumatate dintre acestea, în vederea construirii de noi centrale electrice.

Soarele reprezinta pentru omenire sursa de energie primordiala, prin intermediul proceselor fotochimice producatoare de biomasa si, în ultima instanta, de combustibili fosili (carbune, petrol, gaze), dar si nemijlocit, prin panourile solare cu conversie termica sau fotovoltaica. Sau, ceva mai ocolit, prin centralele hidroelectrice ori generatoarele eoliene: astrul zilei este cel care pune în miscare atât circuitul apei în natura, care alimenteaza izvoarele si fluviile, cât si curentii de aer care pun în miscare rotoarele generatoarelor eoliene. Alte surse, independente de aportul Soarelui, sunt doar energia nucleara, energia mareelor si centralele geotermice. Intensitatea radiatiei solare atinge 1,367 kW/m2 la limita atmosferei (asa-zisa
constanta solara) si cca 1 kW/m2 la sol – restul fiind absorbit de atmosfera si convertit în caldura sau reflectat în spatiul cosmic. Cantitatea de energie primita pe aceasta cale de la Soare este de 10.000 de ori mai mare decât actualul consum de energie primara, astfel ca, prin punerea la punct a unor procedee eficiente de captare (spre exemplu, centralele plasate pe orbite geostationare), asigurarea necesarului de energie al planetei pe termen lung n-ar fi o problema insolubila. Dar pâna acolo se pare ca mai ramâne de strabatut un drum lung, plin de capcane si primejdii.

Deocamdata, setea globala de energie este potolita în proportie de peste 85% prin arderea combustibililor fosili, o zestre geologica acumulata în sute de milioane de ani, pe care oamenii risca s-o epuizeze într-un rastimp scurtisim. Din productia totala de energie, petrolul livreaza 40%, gazele naturale 22,5%, carbunele 23,3%, pe când hidrocentralele 7%, iar energia nucleara doar 5%. În SUA, de pilda, în anul 2001 se cheltuiau pentru transport 28% din consumul total de energie, respectiv 70% din consumul de petrol (petrolul furniza 97% din combustibilul utilizat în transport). Pe plan mondial, ponderea circulatiei si transportului în cadrul consumului de petrol a crescut în ultimele trei decenii de la 42% la peste 57%; necesarul de energie din acest sector va continua sa creasca mai repede (cu o rata anuala de 2,1%) decât media generala, amintita mai sus (1,7%). Necesarul total de petrol urmeaza si el un curs ascendent (o rata anuala de crestere de 1,4%), ajungând în anul 2030 la 5,5 Gt. ªi mai dramatic va creste necesarul de gaze naturale, aproape la dublu, sporindu-si ponderea în balanta energetica la 24% din total. Un spor ceva mai redus ar urma sa înregistreze necesarul de carbune, pe când cresterea cererii de combustibil nuclear ar fi nesemnificativa.

Ca urmare a cresterii necesarului, preturile au crescut si ele drastic: între 2002 si 2005, pretul s-a dublat la petrol, gaze naturale si carbune, iar la uraniu a crescut chiar cu 160%. Pretul pe barrel (un baril = 158,984 litri) de petrol a crescut de la 3 $ în 1973 la aproape 79 $ în august 2006! Pentru a întelege ce povara reprezinta aceasta, e suficient sa aratam ca scumpirea cu 1 $ a pretului la petrol greveaza anual economia mondiala cu 31 mld. $, iar scumpirea cu un eurocent a unui kilowatt-ora duce la costuri suplimentare de 180 mld. dolari! Întreaga problematica este agravata de o serie de factori greu de influentat si cu o evolutie în buna parte imprevizibila – ritmul cresterii economice (mai ales în SUA si China), foamea de energie din tarile lumii a treia (în frunte cu China si India), distribuirea cu totul neomogena pe glob a resurselor, instabilitatea politica din regiunile furnizoare, capriciile pietei financiare si ale cursurilor de schimb, speculatiile (mai ales la bursa petrolului), incertitudinile legate de rezervele mondiale.

Este interesant de urmarit cum a evoluat de-a lungul timpului estimarea rezervelor de combustibili:

• 1865 – William Stanley Jevons publica studiul The Coal Question, dupa care rezervele de carbune s-ar epuiza rapid si n-ar exista sanse ca petrolul sa le poata înlocui.
• 1891 – US Geological Survey: sansele de a se gasi petrol în Kansas sau în
  Texas sunt minime sau chiar nule.
• 1939 – Ministerul de Interne al SUA: rezervele de petrol ar ajunge doar pentru înca 13 ani.
• 1951 – Ministerul de Interne al SUA, Directia petrol si gaze: rezervele ar mai ajunge pentru 13 ani.
• 1956 – geofizicianul Marion King Hubbert prezice ca productia de petrol a SUA va atinge punctul maxim între 1965 si 1970 (ceea s-a întâmplat într-adevar în 1970) si ca productia mondiala va ajunge la vârf în jurul anului 2000.
• 2004 – OPEC apreciaza ca productia de petrol se va dubla cel mai târziu în anul 2025.

Sa vedem însa care sunt cifrele actuale în privinta rezervelor si resurselor de combustibili. Mai întâi o precizare: prin rezerve sunt desemnate zacamintele a caror exploatare este în prezent posibila tehnic si rentabila economic, pe când resurse sunt numite cele a caror existenta fie ca a fost confirmata – dar exploatarea lor înca nu e posibila tehnic sau rentabila economic – fie ca e doar presupusa din punct de vedere geologic, dar n-a fost deocamdata confirmata. Rezervele neregenerabile de energie erau estimate la sfârsitul anului 2005 la 1.300 Gt SKE (echivalent de huila; spre edificare: 1 Gt SKE = 0,7 Gtoe) – din care 55% carbune, 26% petrol, 15% gaze naturale, 4% combustibil nuclear – iar resursele la 6.500 Gt SKE (60% carbune, 29% gaze naturale, peste 7% petrol, peste 3% combustibil nuclear). Daca productia anuala ar fi sa se mentina la nivelul anului 2005, rezervele cunoscute ar ajunge, luate în ansamblu, pentru o suta de ani, iar resursele pentru o jumatate de mileniu. Cu exceptia zacamintelor conventionale de petrol, unde în raport cu cresterea necesarului situatia este deosebit de critica, se poate spera totusi ca rezervele globale sa asigure acoperirea necesarului de energie pe termen lung, sau macar pâna la atingerea acelui nivel de eficienta a valorificarii surselor alternative de energie, care sa faca rentabila utilizarea lor pe scara larga.

Problematica este asadar situatia petrolului: volumul cumulat al productiei, de la începuturi si pâna la finele anului 2005, era de 143 Gt (jumatate, în ultimii 23 de ani), pe când rezervele înca disponibile se cifrau la 162 Gt – asadar, fusese extrasa 47% din cantitatea totala de petrol prospectata (143 + 162 = 305 Gt). Luând în calcul si resursele (82 Gt), înseamna ca 37% din potentialul global (387 Gt) era deja epuizat. Se apreciaza ca în urmatorii 10-20 de ani se va atinge înjumatatirea acestui potential („depletion mid-point”), dupa care este inevitabil ca productia sa scada succesiv. Desi exista importante zacaminte de petrol neconventional (bitum, sisturi si nisipuri bituminoase), exploatarea lor n-a ajuns înca sa fie rentabila, ceea ce ar fi totusi de asteptat sa se întâmple pe masura cresterii pretului la petrolul conventional; însa chiar si atunci se crede ca ponderea lor nu va trece de 5-10% pâna în anul 2020. ªi chiar daca va spori concomitent aportul combustibililor sintetici (obtinuti din gaz, carbune, biomasa), consecintele faptului ca petrolul nu va mai fi disponibil în cantitati nelimitate ridica numeroase semne de întrebare, trezind totodata temeri mai mult sau mai putin justificate. Iar scenariile cele mai pesimiste descriu de pe acum un tablou apocaliptic, prorocind sfârsitul agriculturii intensive, dependente de mecanizare si chimizare, valuri de foamete cu sute de milioane de victime, migratii, razboaie si alte catastrofe – declansate de îndata ce va fi depasit punctul culminant („peak-oil”) al productiei mondiale de petrol.

În privinta gazelor naturale, volumul cumulat al productiei pâna la sfârsitul anului 2005 era de 81 Tm3 (terra-metri cubi), reprezentând 31% din totalul rezervelor cunoscute. Rezervele înca neexploatate (concentrate în principal în Rusia, Iran si Qatar) se cifrau la 179 Tm3, iar resursele de 207 Tm3. Potentialul disponibil de gaze naturale conventionale se afla astfel, în privinta continutului energetic, cam la nivelul unei cincimi dintr-acela al petrolului conventional. Se crede ca jumatatea potentialului global cunoscut va fi fost epuizat în anul 2022, cu o oarecare întârziere asadar fata de sus-numitul peak-oil, ceea ce însa nu va fi de natura sa contribuie la atenuarea consecintelor probabile ale acestuia. Cât despre zacamintele neconventionale de gaze naturale, estimarile sunt înca foarte aproximative. Se apreciaza însa ca numai în hidrate (legaturi moleculare între gaze si apa, stabile în conditiile de presiune si temperatura din mari, la adâncimi de peste 500 m) si acvifere (pânze de ape freatice) sunt continute cantitati de ordinul a 500 pâna la 800 Tm3, ceea ce depaseste cu mult potentialul din domeniul conventional. Presupunând ca va putea fi perfectionata tehnologia de exploatare a resurselor neconventionale, se crede ca necesarul de gaze naturale ar putea fi acoperit pâna dupa jumatatea secolului, chiar în conditiile cresterii previzibile a acestuia.

Carbunele e disponibil în cantitati considerabile, iar distributia lui pe glob este mai echilibrata. Astfel, rezervele de carbune se cifrau în anul 2005 la 696 Gt echivalent de huila, fata de o productie anuala de 4,184 Gt. Se apreciaza deci ca necesarul de carbune, chiar în crestere, va putea fi asigurat pe cel putin viitorii o suta de ani. Daca în privinta consumului global, carbunele se afla pe locul secund, mult în urma petrolului, la productia de energie electrica ocupa primul loc (37% din total), 60% din extractia totala fiind destinata acestui scop. Din pacate, randamentul centralelor termoelectrice pe carbune este în general scazut (20%), cu o emisie masiva de bioxid de carbon (1.600 g CO2/kWh); modernizarea tehnologiei permite totusi o marire a randamentului pâna la 45%, cu o reducere corespunzatoare a consumului de carbune si a emisiei specifice de bioxid de carbon.

Rezervele actuale de uraniu (1,95 Mt) pot asigura pe câteva decenii functionarea celor vreo 400 centrale nucleare câte exista pe mapamond, precum si a celor ce ar urma sa li se mai adauge. Productia de uraniu în anul 2005 era de 41.870 t. Rezervele si resursele sunt concentrate în proportie de 96% în zece tari, patru dintre acestea (Australia, Canada, Kazahstan si
Niger) detin 74% din totalul rezervelor. Exista rezerve ceva mai mari de thoriu (2 Mt), dar utilizarea lui pe scara industriala drept combustibil nuclear nu este înca posibila. Pe de alta parte, se stie ca tehnologia nucleara bazata pe fisiune prezinta riscuri (vezi Cernobîl) si aspecte nemultumitor solutionate (depozitarea reziduurilor radioactive), motiv pentru care unele tari (Germania, de pilda) sunt pe cale sa renunte la utilizarea ei, desi din punct de vedere ecologic are avantaje evidente, întrucât producerea curentului electric se face fara emisie de bioxid de carbon sau alte gaze stimulatoare ale efectului de sera. Folosirea în scopul producerii de energie utila a fuziunii nucleare, considerata multa vreme o veritabila purtatoare de sperante, are de înfruntat deocamdata mari dificultati de ordin tehnic, a caror depasire pretinde investitii enorme, astfel ca în viitorul apropiat aceasta tehnologie nu poate fi privita în mod realist ca o solutie aplicabila pe scara larga. Reactorul ITER, aflat în constructie în sudul Frantei, primul despre care se spera ca va putea livra într-adevar mai multa energie decât consuma, urmeaza sa intre în functiune abia în anul 2018.

Pe lânga consecintele deja amintite ale epuizarii treptate a resurselor de combustibili fosili, efectele ecologice ale utilizarii acestora – încalzirea globala, modificarea în ritm accelerat a climei – pledeaza astazi mai mult ca oricând pentru intensificarea eforturilor de valorificare a surselor alternative, regenerabile, de energie. Se crede, spre exemplu, ca potentialul hidroenergetic este de noua pâna la doisprezece ori mai mare decât cel al centralelor existente. Tehnica fotovoltaica a atins un randament de 15%, astfel ca daca doar pe 1% din suprafata actuala ocupata cu livezi si pasuni ar fi dispuse colectoare solare, ar putea fi acoperit întregul consum actual de energie. O suprafata similara este ocupata în prezent de lacurile de acumulare ale hidrocentralelor, numai ca „recolta” de energie pe unitatea de suprafata este de 50-100 de ori mai mica decât a celulelor fotoelectrice. Colectoarele termice montate pe acoperisuri pot si ele transforma pâna la 70-80% din energia solara captata în caldura. Un potential considerabil îl reprezinta energia eoliana: pe termen lung, el este estimat ca depasind de cinci ori consumul actual de energie – numai ca împânzirea unor mari teritorii cu pilonii gigantici ai urmaselor moderne ale morilor de vânt ar fi greu de imaginat nu numai din considerente peisagistice, ci si pentru efecte secundare precum poluarea
sonora sau periclitarea zburatoarelor. Energia geotermala, a mareelor, a valurilor sunt alte forme regenerabile care, printr-o dezvoltare de tehnologii corespunzatoare, ar putea modifica bilantul în favoarea unui dezirabil echilibru ecologic, la fel ca si utilizarea biomasei, biogazului, a combustibililor obtinuti pe baze biologice, cum ar fi etanolul. Principala piedica în calea extinderii acestor solutii alternative ramâne eficienta lor economica redusa, dar se considera ca, pe masura cresterii pretului combustibililor fosili, în primul rând al petrolului, aplicarea lor va deveni tot mai rentabila.

Nu în ultimul rând, o contributie importanta la prevenirea într-al doisprezecelea ceas a unei catastrofe climatice, ca si la atenuarea riscurilor legate de atingerea si depasirea în viitorul apropiat a vârfului productiei de petrol („peak-oil”) si gaze naturale, pot aduce sporirea eficientei de utilizare a resurselor, reducerea consumului specific, economia riguroasa de energie – prin masuri aflate, în buna parte, la îndemâna noastra, a tuturor. Nu-i vorba aici numai de tehnologii sofisticate sau de investitii coplesitoare, atârnând de interesul si bunavointa marii industrii, ci si de asemenea lucruri simple, cum ar fi înlocuirea becului cu incandescenta cu cel fluorescent, izolarea mai buna a locuintei (geamul termopan), optiunea pentru un automobil cu consum redus de carburant, preferinta pentru transportul în comun s.a.m.d. În ultima instanta, viitorul, inclusiv cel energetic, depinde de fiecare dintre noi.

Gheorghe Sasarman