ODRŽIVI RAZVOJ ENERGETIKE

Cilj ovog poglavlja je postići razumjevanje međuodnosa razvoja, tehnologije i resursa, kao glavnih silnica koje određuju ljudsku povijest, s posebnim naglaskom na energetiku - nauku o korištenju jednog od osnovnih resursa, energije, koja funamentalno utječe na tehnologiju, koja je opet osnova razvoja. Međutim, osim ograničenosti jednog resursa, energije, korištenje energije smanjuje i dostupnost drugim resursima, poput čiste vode, zraka, itd.

Uvod

Da li će naša civilizacija propasti ili će napredovati? Svjedoci smo sve češćih dovođenja u sumnju opstanka svijeta, ovakvog kakvog ga poznajemo, iako se s druge strane čini, da je napredak i brzina razvoja koje je čovječanstvo postiglo, bez premca u povijesti. Tko je u pravu? Optimisti ili pesimisti? Civilizacije su u povijesti propadale ostavljajući iza sebe samo kamene artefakte (Rapa Nui, Maje), a mnoge su dugo nadzivjele nestanak političkog okvira u obliku civilizacijskih vrijednosti (Rim), dok neke traju iako im stalno predviđaju propast (Zapad, Kina). Mogu li se na neki način civilizacije grupirati? Što je to što određuje preživljavanje neke civilizacije? Marvin Harris, jedan od vodećih antropologa dvadesetog stoljeća, postavlja razvoj kao posljedicu s jedne strane demografskog pritiska a s druge ograničenosti resursa na datom tehnološkom nivou. U trenutku kada pojedina civilizacija dostigne nivo potrošenosti resursa ima dvije opcije, implodirati, ili skočiti na viši tehnološki nivo.

Viši tehnološki nivo je obično zasnovan na većoj potrebi za energijom, što energiju kao resurs postavlja u centar, jer o njoj ovisi tehnologija neophodna za povećanje efikasnosti korištenja drugih resursa, vode, zemlje, ljudskog rada, itd. Međutim, to dovodi do sve veće zavisnosti o energiji kao resursu, koji je kao i drugi resursi ograničen, na datom tehnološkom nivou, kao i do povećanog korištenja drugih resursa kao čistog zraka, pitke vode, ili stabilne klime.

Modeli razvoja

Malthusov model - diminishing returns:

1. demografski pritisak (povećanje broja ljudi) - eksponencijalni porast
2. apsolutna ograničenost rasta resursa - linerarni porast

Prema modelu povijesti Marvina Harrisa (Cannibals and Kings: The Origins of Cultures) dvije sile utječu na čovjeka:

1. demografski pritisak (povećanje broja ljudi)
2. ograničenost resursa na datom tehnološkom nivou

Kada se civilizacija nađe na točki kada su resursi istrošeni ili je njihova obnovljivost manja nego što je potrebna stopa korištenja izbor je:

1. civilizacija će implodirati
2. civilizacija će uspješno skočiti na viši tehnološki nivo čime će se količina sada dostupnih resursa povećati

Primjeri implodiranih civilizacija:

1. civilizacija Maja oko 800. g.
2. civilizacija Rapa Nui oko 1500. g.

Civilizacija Maja:

• počeci u 1. stoljeću pr.n.e. u području današnjeg Belizea
• širenje dolinama rijeka prema unutrašnjosti
• naseljavanje područja Peten i Yucatana
• gradovi države, oko 750. g. oko 2 miliona ljudi živi u Petenu
• slash and burn agriculture
• zbog demografskog pritiska smanjuje se trajanje slash and burn ciklusa sa 20 na desetak godina, što uzrokuje desertifikaciju i nagli gubitak hrane
• rat svih protiv svih, ekonomska aktivnost staje, nestaje hrane, potpuna implozija oko 800.g.
• danas u području Petena živi oko 20000 ljudi, i mnogo gradova duhova (Tikal)

Tehnološke revolucije

Tablica 1. Povijest ispričana kroz tehnološke revolucije:

skupljanje		lov		ratarstvo/ stočarstvo		hidraulička civilizacija		industrija		informatika
	prije 40000 g.		prije  10000 g.		prije  6000 g.		prije  200 g.		prije  50 g.
	luk i strijela		izumiranje mega-faune;		irigacija		parni stroj		računalo
100000		1 mil.		10 mil.		100 mil.		1000 mil.		10000 mil.
vatra						voda		fosilna goriva, električna energija

Pitanje razvoja je dakle pitanje opstanka!

Demografija i resursi

Slika 1. Evolution of market share of various primary energy sources since 1850 Mediji:Marketshare1850.pdf

Slika 2. World Primary Energy Consumption 1800-2015 Izvor

Slika 3. Economic Development and Energy Consumption

Slika 4. Odnos potrošnje energije i BDP-a za EU-27 (2002.-2019.) [Izvor Eurostat]

Slika 5. Razdvajanje razvoja od potrošnje energije je moguće - evropski primjer

Slika 6. World Population Growth Izvor

Slika 7. World Energy Consumption Forecast Izvor

Slika 8. Global Warming Trend 1880-2016 Izvor

Slika 9. Carbon Dioxide Concentration Change

Definicije održivosti

a.) for the World Commission on Environment and Development (Brundtland Commission ) " development that meets the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs "

b.) for the Agenda 21, Chapter 35 " the development requires taking long-term perspectives, integrating local and regional effects of global change into the development process, and using the best scientific and traditional knowledge available"

c.) for the Council of Academies of Engineering and Technological Sciences: " It means the balancing of economic, social environmental and technological considerations, as well as the incorporation of a set of ethic values"

d.) for the Earth Chapter " The protection of the environment is essential for human well-being and the enjoyment of fundamental rights, and as such requires the exercise of corresponding fundamental duties"

e.) Thomas Jefferson, Sept.6 1789 " Then I say the earth belongs to each generation during its course, fully and in its right no generation can contract debts greater than may be paid during the course of its existence"

Metode procjene održivog razvoja energetskih sustava

Kako računati održivost? Ne postoji neka apsolutna metoda, ali je moguće usporediti dva različita energetska sustava (npr. solarna termalna energija za grijanje tople vode i električna energije dobivena iz termoelektrane za istu svrhu). Koriste se 4 glavne metode za usporedbu održivosti.

Eksterni trošak

Ova se metoda, najčešće korištena od strane Evropske komisije, bazira na jednostavnoj ideji, da korištenje neke tehnologije, osim ekonomskog troška, tzv. interni, ima još i ekološki i socijalni, tzv. eksterni trošak. U eksterne troškove se ubrajaju troškovi koji prozlaze iz korištenja drugih resursa, dakle zagađenje zraka i vode, globalno zatopljenje, zagađenja bukom, gubitka zelenih površina, estetskog zagađenja, itd., uključivo i troškove lječenja koji su posljedica prethodnih negativnih procesa, kao i smanjenja kvalitete života. Često je problem kvantificirati sve te troškove, ali već je dosta posla učinjeno.

Slika 10. Levelised cost of electricity Subsidies and costs of EU energy (pdf)

]

Slika 11. Eksterni troškovi Subsidies and costs of EU energy (pdf)

Slika 12. Povijesne subvencije Subsidies and costs of EU energy (pdf)

Slika 13. Povijesne cijene obnovljivih i konvencionalnih izvora električne energije Nastavak (ppt)

Slika 14. Usporedba povijesnih cijena električne energije iz plina i obnovljivih izvora, uz eksterne troškove Nastavak (ppt)

Slika 15. Usporedba povijesnih cijena električne energije iz ugljena i obnovljivih izvora, uz eksterne troškove Nastavak (ppt)

Multikriterijalna analiza

Ova metoda uspoređuje različite energetske sustave opisujućih ih različitim indikatorima, ponderirajući indikatore prema određenim prioritetima. Indikatori djelimo na ekonomske, ekološke i socijalne, te iako zahtjevaju veliku količinu podataka, su relativno jednostavni za izračunati. Dodjelom važnosti indikatorima, što u sebi sadrži procjenu održivosti, metoda daje prednost jednoj ili drugoj tehnologiji.

Naim H. Afgan at all., Sustainable Energy Development, Renewable and Sustainable Energy Review 2, 235-286, 1998

Eksergija

Ova metoda uspoređuje dva energetska sustava eksergetski, dajući prednost onome koji efikasnije koristi energiju. Eksergija predstavlja kvalitetu energije. Prema prvom glavnom stavku energija je uvijek konzervirana, ali znamo da je sposobnost njenog pretvaranja u rad ovisna o temperaturi na kojoj se nalazi iznad temperature okoline. Znači, kako se energija koristi, ona gubi kvalitetu, i eksergija pada. Onaj energetski sustav koji bolje koristi eksergiju je bolji i time održiviji.

http://en.wikipedia.org/wiki/Exergy

Otisak (engl. footprint)

Ekološki otisak mjeri ljudsku potražnju za prirodom, količinu prirode koja joj je potrebna za podršku ljudima i gospodarstvu. Otisak uspoređuje biološki produktivno područje koje ljudi koriste za svoju potrošnju s biološki produktivnim područjem dostupnim u nekoj regiji ili svijetu (biokapacitet, proizvodno područje koje može obnoviti ono što ljudi zahtijevaju od prirode). Ukratko, to je mjera ljudskog utjecaja na ekosustav Zemlje i otkriva ovisnost ljudske ekonomije o prirodnom kapitalu.

https://en.wikipedia.org/wiki/Ecological_footprint

Emergija (engl. emergy)

Emergija je sva energija koja je potrošena za dobivanje pojedinog resursa, npr. za fosilna goriva uključuje i energiju sunca koja je bila potrebna za nastanak fosilnih goriva. Ova metoda uspoređuje tako dva energetska sustava, uzimajući u obzir energiju koja se koristi ne samo u procesu nego od nastanka Zemlje, i na taj način, minimizacijom emergije, smanjuje potrošnju resursa

http://en.wikipedia.org/wiki/Emergy