Zielony plan energii zero netto będzie wymagał gospodarki centralnie planowanej

Zielony plan energii o zerowej emisji netto(net-zero) będzie wymagał gospodarki centralnie planowanej

Oraz kilku niemożliwości technologicznych i ogromnego spadku standardów życia.

Wyobraźmy sobie, że Stany Zjednoczone w 2050 r. mają gospodarkę o zerowej emisji netto, do czego zobowiązał się prezydent Joe Biden (Wielka Brytania również jest do tego zobowiązana).

Konieczne będzie ukończenie trzech bardzo dużych, powiązanych ze sobą i multidyscyplinarnych projektów inżynieryjnych. Transport zostanie zelektryfikowany. Ciepło przemysłowe i domowe zostanie zelektryfikowane. Sektor energii elektrycznej - wytwarzanie, przesył i dystrybucja - zostanie znacznie rozbudowany, aby sprostać dwóm pierwszym projektom i przestanie wykorzystywać paliwa kopalne.

Mam za sobą długą karierę w inżynierii przemysłowej i akademickiej, a niedawno przeszedłem na emeryturę jako profesor technologii w dziedzinie inżynierii elektrycznej na Uniwersytecie Cambridge. Spędziłem trochę czasu analizując wykonalność tych pomysłów i oto fakty.

Obecnie Stany Zjednoczone zużywają średnio 7 768 bilionów brytyjskich jednostek cieplnych energii każdego miesiąca, z czego większość jest dostarczana przez spalanie paliw kopalnych bezpośrednio do ogrzewania lub transportu, lub pośrednio do generowania energii elektrycznej.

Ponieważ silnik spalinowy przekształca energię zmagazynowaną w paliwie w ruch transportowy z wydajnością około 30 procent, podczas gdy silniki elektryczne są w ponad 90 procentach wydajne w wykorzystywaniu energii zmagazynowanej w akumulatorze, będziemy musieli zwiększyć dostawy energii elektrycznej w USA o około 25 procent, aby utrzymać transport w USA na obecnym poziomie. Załóżmy, że zastąpienie dzisiejszych pojazdów i pociągów napędzanych paliwami kopalnymi elektrycznymi nie będzie kosztować więcej, niż wydalibyśmy na ich wymianę: nie jest to do końca prawdą, ale różnica jest niewielka w porównaniu z pozostałymi kosztami. Powinienem jednak zauważyć, że niewielka część dzisiejszej energii transportowej jest wykorzystywana w lotnictwie i żegludze, które są znacznie trudniejsze do zelektryfikowania niż transport naziemny, ale na razie to zignorujemy.

Następnie musimy zelektryfikować całe ogrzewanie. Gdyby ciepło to było dostarczane przez zwykłe grzejniki elektryczne, potrzebowalibyśmy dodatkowego sektora elektrycznego o wielkości równej dzisiejszemu. Jeśli jednak korzystamy głównie z powietrznych i gruntowych pomp ciepła i zakładamy współczynnik wydajności na poziomie 3:1 - optymistycznie, ale nie nierozsądnie - wówczas potrzebujemy tylko nowej mocy sieci odpowiadającej 35 procentom obecnej sieci dla zadania ogrzewania.

Jak dotąd, sieć w 2050 roku będzie musiała być o ponad 60 procent większa niż obecnie. Musimy również popracować nad budynkami. Amerykańskie zasoby budowlane składają się z prawie 150 milionów jednostek mieszkalnych, budynków komercyjnych i przemysłowych o szacowanej powierzchni 367 miliardów stóp kwadratowych. Część z nich jest dobrze izolowana, a większość nie. Aby nasze pompy ciepła mogły pracować z wydajnością, której potrzebujemy, musiałyby być izolowane w całości. Opierając się na brytyjskim pilotażowym programie modernizacji, koszt w skali krajowej wynosi 1 bilion USD na 15 milionów mieszkańców. Liczba ta w USA może zatem wynosić około 20 bilionów dolarów. Może to być nawet 35 bilionów dolarów.

zobacz też:

Raport dla rządu fińskiego obala utopię polityki net zero

Mit przystępnej cenowo zielonej energii się skończył

Deutsche Bank: „Konieczny będzie pewien poziom eko-dyktatury”

Należy zauważyć, że podobnie jak w przypadku transportu, niektóre specjalistyczne rodzaje ogrzewania nie mogą być obecnie wykonywane elektrycznie, na przykład w produkcji stali pierwotnej. Będzie się to wiązać z dodatkowymi kosztami, jeśli chcemy osiągnąć zero netto, ale na razie to zignorujemy, mimo że będziemy potrzebować strasznie dużo stali.

Teraz zdekarbonizujmy sieć energetyczną i uczyńmy ją o 60 procent większą i potężniejszą. Podsumowując, amerykańska sieć energetyczna została nazwana największą maszyną na świecie: 200 000 mil linii przesyłowych wysokiego napięcia i 5,5 miliona mil lokalnych linii dystrybucyjnych. Będziemy musieli dodać kolejne 120 000 mil linii przesyłowych. Będzie to kosztować około 0,6 biliona dolarów, w oparciu o dane dotyczące kosztów w USA.

5,5 miliona mil lokalnych linii dystrybucyjnych będzie musiało zostać zmodernizowanych, aby mogły przenosić znacznie wyższe prądy. Większość domów w USA ma główny panel wyłącznika automatycznego, który dopuszcza do domu prąd o natężeniu od 100 do 200 amperów (A), chociaż niektóre nowe mają natężenie 300A. Standard 100A został ustanowiony prawie sto lat temu, kiedy czajnik elektryczny był największym pojedynczym urządzeniem. W nowoczesnym, w pełni elektrycznym domu, niektóre z nowych urządzeń pobierają raczej wyższe prądy: gruntowe pompy ciepła mogą pobierać 85A podczas rozruchu, płyty grzejne podczas uruchamiania pobierają 37A, szybkie ładowarki do pojazdów elektrycznych pobierają 46A, a nawet powolne mogą pobierać 17A, podczas gdy prysznice elektryczne pobierają 46A. Lokalne okablowanie na ulicach i lokalne transformatory zostały dostosowane do limitu 100 A. Większość domów będzie potrzebować zmodernizowanego panelu wyłączników i przynajmniej częściowego przerobienia okablowania, a większość lokalnego okablowania i wiele lokalnych podstacji będzie wymagać zwiększenia rozmiaru. Koszty w Wielkiej Brytanii zostały szczegółowo oszacowane na 1 bilion funtów, co w przeliczeniu na jednego mieszkańca daje kwotę rzędu 6 bilionów dolarów.

Ponieważ 60 procent obecnej produkcji energii elektrycznej pochodzi z paliw kopalnych, musimy zamknąć wszystkie elektrownie zasilane paliwami kopalnymi i czterokrotnie zwiększyć pozostałą, niekopalną moc wytwórczą. Nie ma zbyt wiele miejsca na nowe elektrownie wodne, a jak dotąd wychwytywanie dwutlenku węgla nie istnieje poza produkcją paliw kopalnych. Biorąc pod uwagę mieszankę energii wiatrowej (na lądzie 1600 USD/kW, na morzu 6500 USD/kW), słonecznej (1000 USD/kW na poziomie użyteczności publicznej) i jądrowej (6000 USD/kW), sam koszt kapitałowy tego zadania wynosi około 5 bilionów dolarów, a nie poradziliśmy sobie z ogromnym problemem nieciągłości energii wiatrowej i słonecznej.

Jak dotąd, koszt zapewnienia izolowanych budynków oraz wytwarzania, przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej w świecie o zerowej emisji netto sięga 32 bilionów dolarów. Chociaż nie wszystkie koszty są ponoszone przez gospodarstwa domowe, kwota ta jest rzędu 260 000 USD na gospodarstwo domowe w USA.

Pomyślmy teraz o nieciągłości. Czasami nie ma wiatru ani słońca, a nasza sieć oparta w dużej mierze na odnawialnych źródłach energii nie będzie miała zasilania. Obecne magazyny energii wodnej mogłyby zasilać sieć net-zero w USA przez kilka godzin; obecna pojemność baterii mogłaby to zrobić przez kilka minut. Zwolennicy net-zero często sugerują po prostu budowanie ogromnych ilości akumulatorów, ale koszty tego są kolosalne: 80 razy większe niż elektrowni, setki bilionów dolarów. I rzeczywiście jest to po prostu fantazja, ponieważ niezbędne minerały nie są dostępne w ilościach zbliżonych do wymaganych. Gdyby ceny wzrosły, więcej rezerw stałoby się opłacalnych - ale ceny są już niemożliwie wysokie.

Od razu widzimy, że sieci o zerowej emisji netto z dużym udziałem odnawialnych źródeł energii po prostu nie da się zbudować. Na razie jednak zignorujmy problem magazynowania i spójrzmy na kilka liczb.

Brytyjska firma inżynieryjna Atkins szacuje, że projekt o wartości 1 miliarda dolarów w sektorze elektrycznym w ciągu 30 lat wymaga 24 lub więcej profesjonalnych, dyplomowanych inżynierów i 100 lub więcej wykwalifikowanych handlowców przez cały okres. Skalując te liczby do 12 bilionów dolarów projektów w sektorze energii elektrycznej, które właśnie opisaliśmy, będziemy potrzebować 300 000 profesjonalnych inżynierów elektryków i 1,2 miliona wykwalifikowanych handlowców, w pełnym wymiarze godzin, przez 30 lat do 2050 r. tylko w tej części projektu zerowego netto. Opierając się na budżecie, możemy oczekiwać, że sektor modernizacji budynków będzie potrzebował podobnej siły roboczej w liczbie około trzech milionów osób. Jest to łączna siła robocza mniej więcej wielkości całego istniejącego sektora budowlanego.

Pomyślmy teraz o materiałach. Turbina gazowa o mocy 600 megawatów (MW) w cyklu kombinowanym (CCGT) potrzebuje 300 ton wysokowydajnej stali. Potrzebowalibyśmy 360 turbin wiatrowych o mocy 5 MW, z których każda działałaby z optymistyczną średnią wydajnością 33% (i dużym magazynem energii, który po prostu ignorujemy, ponieważ byłby niewiarygodnie drogi), aby osiągnąć tę samą ciągłą moc 600 MW. W rzeczywistości, ponieważ żywotność turbin wiatrowych na poziomie 25 lat jest o ponad połowę krótsza niż turbin CCGT, w rzeczywistości potrzebowalibyśmy ich ponad 720.

Masa gondoli (turbiny na szczycie wieży) dla turbiny wiatrowej o mocy 5 MW jest porównywalna z masą turbiny CCGT. Co więcej, masa betonu w cokole pojedynczej turbiny CCGT jest porównywalna z masą betonu na fundamenty każdej pojedynczej lądowej turbiny wiatrowej i znacznie mniejsza niż beton i balast dla każdej turbiny morskiej. Będziemy potrzebować ogromnych ilości materiałów wysokoenergetycznych, takich jak stal i beton: około tysiąca razy więcej niż potrzebujemy do budowy elektrowni gazowo-parowych lub jądrowych, i będą one częściej odnawiane. To ogromne zapotrzebowanie prawdopodobnie wpłynie na ceny, zarówno materiałów, jak i energii - i to nie w dobry sposób - ale na razie założymy, że koszty pozostaną na podobnym poziomie jak obecnie.

Widzimy więc, że części infrastrukturalne projektu net-zero, które są teoretycznie możliwe, kosztowałyby komfortowo ponad 35 bilionów dolarów i wymagałyby dedykowanej i wysoko wykwalifikowanej siły roboczej porównywalnej z sektorem budowlanym, a także ogromnych ilości materiałów. Zero netto wymagałoby również kilku rzeczy, które dziś są całkowicie niemożliwe: skalowalnego niekopalnego magazynowania energii, bardzo wysokotemperaturowych elektrycznych procesów przemysłowych, poważnego lotnictwa elektrycznego i żeglugi. Pojawiłaby się również kwestia dekarbonizacji rolnictwa. Te rzeczy, jeśli w ogóle uda się je osiągnąć, zwiększyłyby koszty co najmniej kilkakrotnie, do ponad 100 bilionów dolarów.

Tak więc rzeczywisty koszt zerowej emisji netto lub, co bardziej prawdopodobne, próba jej osiągnięcia byłaby podobna - lub nawet większa - niż całkowite przewidywane wydatki rządowe USA do 2050 roku. Nie ma prawdopodobieństwa, że taka kwota pieniędzy zostanie przeznaczona na inne cele w warunkach przypominających normalną ekonomię rynkową i standardy życia.

Pomysł, że zero netto można osiągnąć w obecnych ramach czasowych w jakikolwiek sposób inny niż gospodarka centralnie planowana w połączeniu z drastycznym spadkiem standardów życia - i kilkoma mało prawdopodobnymi cudami technologicznymi - jest rażącym fałszem. Milczenie National Academies i profesjonalnych organów naukowych i inżynieryjnych na temat tych wielkich realiów inżynieryjnych jest godne pogardy.

Ludzie muszą poznać realia polityki zerowej emisji netto.

autor:

Michael Kelly

źródło:

https://www.telegraph.co.uk/news/2023/10/11/green-energy-net-zero-biden-command-economy-impossible/

Michael Kelly jest emerytowanym profesorem inżynierii na Uniwersytecie w Cambridge. Jest członkiem Royal Society, Royal Academy of Engineering, Royal Society of New Zealand, Institute of Physics oraz Institution of Engineering and Technology, a także starszym członkiem Institute of Electronic and Electrical Engineering w USA.