Előszó: a tervezett tematikában kissé előreszaladva az alábbiakban Heinberg esszéjének fordítását közlöm, ami egy elég terjedelmes falat, így két részletben teszem közzé. Richard Heinberg az amerikai Post Carbon Institute vezetője, számos energetikai témájú könyv szerzője. Jelenlegi mondanivalója azért különösen fontos mert logikus és rendszerezett érveléssel beszél mind a fosszilis, mind a megújuló energiák jövőjéről, és a fenntartható fejlődés illúziójáról ezek kapcsán. Vágjunk is bele:

Azok, akik figyelemmel kísérik az energetika és klímaváltozás ügyét, rendszerint a következő két forgatókönyv egyikét vallják. Egyfelől a fosszilis energiahordozó ipar állítása szerint termékük különleges gazdasági előnyökkel jár, és a szén kőolaj és földgáz felhasználásának feladása a megújuló energiaforrások, mint a nap- és szélenergia javára hatalmas áldozatokkal és szenvedéssel járna. A klímaváltozás megakadályozására törekedni pedig hasztalan -mondják-, hacsak nem találunk gazdaságos módot a széndioxid megkötésére a levegőből, miközben folytatjuk a fosszilis üzemanyagok elégetését.
Másrészről legalább is néhányan a megújuló energiaforrások pártolói közül úgy gondolják, hogy elegendő és ingyenes a szél és a napfény világszerte, és hogy az egyetlen ami közénk és a "klímavédett", fenntartható zöld munkahelyeket teremtve növekvő gazdaság közé áll az csupán az olaj- és gázlobbi politikai befolyásából következő akarat hiánya.

Kinek van igaza? Energetikánk jövője valahol a két véglett közötti Terra Incognita ködében rejlik, amely konklúziót a legjobban támasztják alá a tények. Ha e feltérképezetlen jövőnek lenne mottója, ez lehetne: "Hogy hogyan használjuk fel az energiát, legalább olyan fontos, mint az, hogy hogyan szerezzük meg."

1. Elégethetetlen fosszilis üzemanyagok és időszakos áramtermelés

Kezdjük az állítással, miszerint a szén, olaj és földgáz használatának feladása visszavetne bennünket a kőkorszakba. Igaz, hogy a fosszilis energiahordozók gazdasági előnyökkel járnak. Az olcsó, koncentrált és szállítható energia, amely e hordozókban rejlik, az elmúlt néhány évszázadban megnyitotta az utat az ipari termelés korábban példátlan mértékű növekedése előtt. Miért ne folytathatnánk tehát ezt a gyakorlatot? Hosszú távon ez egyszerűen nem lehet opció, a következő két oknál fogva.

Először is, a fosszilis üzemanyagok elégetése olyan mértékben és sebességgel változtatja meg bolygónk klímáját, hogy gazdasági és ökológiai romboló hatásai már a mai iskolás generáció életében bekövetkeznek. Egyszerű a képlet: vagy teljesen és végérvényesen abbahagyjuk a szén, olaj és gáz felhasználását, vagy pedig a bolygó átlaghőmérsékletének olyan mértékű emelkedését kockáztatjuk, amely már nem teszi lehetővé civilizációnk további működését. 

Másrészt ezek apadó, nem megújuló energiaforrások. Olyan módon hasznosítottuk őket eddig is, hogy először a legkönnyebben, legolcsóbban elérhető készleteket éltük fel, így a kitermelés további növelése magával hozza a költségek emelkedését (például az olajipar feltárási és kitermelési költségei az elmúlt években közelítőleg 11%-os drágulást mutatnak éves szinten), és nem mellesleg tovább rontja a környezet helyzetét. Ez a probléma az elmúlt 10 év során öltött testet: amint a konvencionális olaj és földgázkészletek kitermelésnövekedése tetőpontjára érkezett, ezzel megágyazva a 2008-ban kezdődő Nagy Recessziónak, valamint a drága (és környezetszennyező) repesztéses palaolaj kitermelésnek és kátrányhomok bányászatnak. A közelmúltbeli olajár esés ellenére a .fosszilis üzemanyagnak tényleg vége. Előbb vagy utóbb a fosszilis energia szűkülő elérhetőségének rideg valósága mindannyiunknak szembeötlik: túlságosan függünk ezektől az üzemanyagoktól, az ételeink, használati- és fogyasztási cikkeink, kereskedelmünk révén - ahogy azt az amerikaiak már megtapasztalhatták az 1970-es évek olajsokkjai révén - az elvonási tünetek elég fájdalmasak. 

Tehát míg a fosszilis energiahordozók híveinek igazuk van abban, hogy a szén, olaj és földgáz nélkülözhetetlen jelen gazdasági rendszerünk számára, amit elfelejtenek említeni valójában sokkal sarkallatosabb, már ha törődünk vele, milyen állapotban lesz bolygónk néhány évtized múltán. 

Ugyanakkor igazuk van a nap és szélenergia lelkes híveinek is, mikor azt állítják, hogy a megújuló energiaforrások készen állnak a szén, olaj és gáz gyors és megfelelő mértékű leváltására, hogy a világgazdaság növekedése töretlen legyen? Van itt egy kis bökkenő, amit a zöld energia kritikusai általában gyorsan ki is szúrnak. Az energiafelhasználási szokásainkat olyan módon terveztük meg, hogy előnyt kovácsolhassunk a kontrollálható termelésből. Több áramra van szükség? Ha a szénre támaszkodunk az elektromos áram generálásban, csak belapátolunk még egy keveset a kazánba. De a szél és napenergia más tészta: rendelkezésre állását a természet határozza meg, nem az emberi igények. Néha süt a nap és fúj a szél, néha pedig nem. Ezt a jelenséget szokás úgy is nevezni, hogy a szél és napenergia időszakos, vagy kaotikus. .

A szélenergia-termelés változása 2012-ben Németországban (forrás: European Energy Exchange)

Van mód e váltakozás kiegyenlítésére: tárolhatjuk a megújulóból nyert energiát akkumulátorokban, lendkerekekkel, vagy felpumpálhatjuk a vizet egy magaslatra, hogy energiaszegény időszakokban visszanyerjük a mozgási energiáját, esetleg építhetünk egy masszív szuperhálózatot, robosztus redundáns kapacitásokkal, hogy mikor a nap és szél nem áll rendelkezésre az egyik régióban, egy másik kielégítheti az energiaszükségleteit az összekapcsolt rendszereken keresztül. De mindezek a stratégiák pénzbe és energiabefektetésbe kerülnek, és újabb rétegeket adnak a hálózat komplexitásához és sebezhetőségéhez, amely már így is a legnagyobb gépezet ami valaha épült (ti. az elektromos hálózat).

Egy fontos, közelmúltbeli tanulmány (Weissbach et al.) összehasonlította a különböző erőműtípusokat energia gazdaságosság szempontjából a teljes életciklusra vetítve, és azt találta, hogy amint a nap és szélenergia időszakosságát kiegyenlítjük raktározási technológiák révén, ezen energiaforrások jóval kevésbé lesznek hatékonyak a szén, földgáz tüzelésű, vagy atomerőműveknél. Valójában, amint a tárolás költségét is számba vesszük, e megújuló energiaforrások a gazdaságossági határ alá esnek a teljes életciklusukra vetítve, a panelek és turbinák csökkenő árainak ellenére. A probléma abban rejlik, hogy a teljes termelési-raktározási rendszerben megtestesülő energiát nem tudja megtermelni a rendszer életciklusa alatt megfelelő profittal. Közelmúltbeli tanulmányok  hasonló következtetésekre jutottak spanyol és ausztrál fotovoltatikus rendszereket vizsgálva. 

A váltakozó energiatermelésre adható másik válasz a fogyasztás menedzselése, amely számos formában történhet (a későbbiekben részletesebben kitérek néhányra). Mindezek értelemszerűen az energiánk felhasználási módján változtatnak. De egyelőre maradjunk az energia ellátás témakörénél. 

A nap és szélenergia kezdeti növekményeit könnyű és olcsó integrálni a meglévő elektromos ellátórendszerbe, mivel a gázüzemű erőművek elektromos-áram termelését percek alatt lehet növelni, vagy csökkenteni, hogy az aktuális fogyasztást kielégítsék, kiegyenlítve a kisebb, megújuló erőforrásokból történő betáplálás váltakozását. Ez esetben mind a nap, mind a szélenergia termelési költségeibe csupán a telepítés és karbantartás közvetlen költségeit kell belekalkulálni. És, ahogy azt a New York Times is megállapítja, a megújulókból termelt, ilyen módon kalkulált áram ára, manapság gyakran versenyképes a fosszilis hordozókból nyerttel. Ezen az alapon a nap és szélenergia bomlasztólag hatnak: egyre olcsóbbak, míg a fosszilis üzemanyagok idővel csak drágábbá válnak. Ez a tisztán gazdasági előny - az ingyenes üzemanyag - döntőnek bizonyul, ahogy azt Németország példája is mutatja a csökkenő nagykereskedelmi árakkal (habár a kiskereskedelmi árak nőnek a betáplálási tarifák miatt, így a közműszolgáltatóknak a piaci ár felett kell fizetniük a megújuló villamosenergiáért.)

De, amint a különböző megújuló forrásokból termelt villamos áram egyre nagyobb részét teszi ki a teljes termelésnek, az energiatárolási rendszerek utáni igény, a redundáns kapacitások és hálózati fejlesztések tőkeigénye végső soron meghaladja a befektethető tőke mértékét. A hálózatüzemeltetők szerint a fordulópont akkor következik be, mikor a nap- és szélenergia teszi ki a teljes villamosáram kereslet 30%-át, bár egy számítógépes modell szerint ez a pont elodázható a 80%-os piaci részesedés eléréséig.(Hogy mennyire drágává és bonyolulttá teszi a megújuló forrásokra való átállást az időszakosság, arról különböző, kontrasztos nézetet képvisel az egyik oldalról Jacobson és Delucchi, másrészt Ted Trainer, diskurzusukról bővebben itt, itt és itt lehet olvasni.) A befektetések fenyegető hiánya a tárolókapacitásokban és hálózati fejlesztésekben lehet részben az oka, hogy néhány villamosáram szolgáltató vállalat hadat üzen a megújuló forrásoknak (más részben a hálózati visszatáplálás lehetősége relatíve hátrányosan érinti őket a napelem-tulajdonosokkal szemben, harmadrészt, hogy a fosszilis üzemanyag lobbi általában nem értékeli a nap- és szélenergia jelentette konkurenciát.) Amint a napelemek ára csökken, egyre több cég és magánszemély telepíti őket, ezáltal növelve az áramszolgáltató által az időszakosság kiegyenlítésére fordítandó költségeket, amely ez által kénytelen növelni a fogyasztók kiskereskedelmi árait. Utóbbi pedig így még inkább szükségesnek érezheti, hogy lehetőleg leváljon a hálózatról és villamosáram igényét önmaga elégítse ki. A kör bezárul, végső soron magával rántva az áramszolgáltatót.

Mégis, a megújuló energiaforrások technológiája jelenleg mind a gyártás, mind az üzembe helyezés során fosszilis energiahordozók felhasználását igényli, így tulajdonképp mondhatni, parazitaként telepednek a hagyományos energia-infrastruktúrára. A kérdés, hogy vajon fenn tudnak-e maradni a gazdatest pusztulásával?

2. A folyékony üzemanyagok helyettesítésének dilemmája

Nos, eddig csupán a villamosáramról beszéltünk. Az energiatermelő szektor vitathatatlanul a legkönnyebb fázisa a teljes energetikai átmenetnek (mivel ténylegesen rendelkezésre állnak alternatív technológiák, még ha problematikusak is) - de a globálisan megtermelt energia mindössze 22%-a kerül felhasználásra elektromos áram formájában; Amerikában ez a szám valamivel nagyobb, 33%. A legnagyobb energiaforrásunk a kőolaj, mely majdnem mindenféle szállítmányozás mozgatója. A szállítás a kereskedelem központi eleme, amely pedig a globális piacgazdaság lüktető szíve. Szintén a kőolaj tartja mozgásban az agrár szektort, márpedig az étkezés meglehetősen fontos a legtöbbünk számára. A három fő fosszilis energiahordozóból a kőolaj mutatja leginkább a közeli kimerülés jeleit, és a kiváltására szóba jöhető megújuló opciók elég gyászos képet festenek. 

Lehetséges a szállítmányozás nagy részének villamosítása, és napjainkban elektromos meghajtású autók tűnnek fel mindenfelé a szalonokban. De egyelőre a piaci részesedésük elhanyagolható, és a jelenlegi növekedési rátával évtizedeket venne igénybe a hagyományos üzemanyag hajtotta autók kiszorítása. (néhány elemző szerint a növekedés üteme hamarosan drámaian felgyorsul). Mindenesetre az akkumulátorok nem teljesítenek valami jól a nagy, nehéz járművekben. Az ok az energiakoncentrációban keresendő: egy elektromos akkumulátor tipikusan kb. mindössze 0.1 és 0.5 megajoule közötti energia tárolására és leadására képes kilógrammonként, így a benzinnel, vagy dízellel összehasonlítva (44-48 MJ/kg) túlságosan nehéz az energialeadásához viszonítva. Bár várható néhány áttörés a tárolási kapacitásban és árban, de még ezekkel a fejlesztésekkel is fennáll a probléma: az energiatárolás elméleti maximuma akkumulátoroknál (kb. 5MJ/kg) még mindig messze elmarad a kőolaj energiakoncentrációjától. Nem valószínű tehát, hogy valaha is jelentős mértékben villamosítani tudnánk akár a hosszú távú árufuvarozást, akár a tengeri teherszállítást, nem is beszélve villamosított repülőjáratokról.

Energiatárolási koncentráció súly szerinti eloszlása választott energiahordozókon. Egy elméletileg ideális energiahordozó médium a grafikon jobb felső sarkában szerepelne. (Source: Pascal Mickelson)

A bioüzemanyagok, mint a benzin közvetlen kiváltói jelentős hírverést kaptak egy évtizede, de manapság egyre kevésbé hallunk róluk. Úgy tűnik, jelentős állami támogatásokra van szükség, mivel ezen üzemanyagok gyártása kifejezetten energiaigényes folyamat. Ez változatlanul érvényes a második generációs cellulóz etanolra és az algából gyártott biodízelre egyaránt. A szintetikus biológiai kutatások a bioüzemanyag-előállításra pedig továbbra is gyerekcipőben járnak. 

A hidrogén, mint energiatárolási médium szintén alkalmas lehet járművek meghajtására (egyebek mellett), és a Toyota tervezi is az első kereskedelmi forgalomban kapható üzemanyagcellás autója piacra dobását. De, ha a hidrogént megújuló energiával akarjuk előállítani, akkor drága módját választjuk a víz elektrolízisével (a legtöbb, ipari mértékben előállított hidrogént jelenleg földgázból nyerik, mivel a módszer összehasonlíthatatlanul hatékonyabb, ezáltal szinte minden körülmények között olcsóbb az elektrolízisnél, tekintet nélkül az áram előállításának módjára.)

E problémák nyomán vetik fel néhányan a kérdést, a kőolaj egy olcsóbb alternatíváját felmutatva: miért nem állítjuk át a szállítmányozó flottát földgázüzemelésűre, amely egyes kormányzatok és az ipar állítása szerint klímabarátabb, és bőséges? Sajnos hosszú távon ez egyáltalán nem megoldás. Globálisan a földgáz ugyan rendelkezésünkre állhat hosszú évtizedeken át, de pl. az optimista amerikai földgázkészlet becslések is túlzónak bizonyultak, illetve a kitermeléssel és szállítással járó metánszivárgás végső soron még az olajnál is többet árthat a légkörnek.

3. Mennyi energiánk lesz?

A kérdés elkerülhetetlen: kevesebb mobilitással jár a megújuló jövőnk? Ha így van, ez már önmagában óriási változásokat vonna maga után a gazdaságban és mindennapi életünkben egyaránt. A másik, fentiekből következő kérdés: a megújuló energiával működő jövőnkben rendelkezésre álló energia mennyisége igazodik majd az utóbbi évtizedek fogyasztási trendjein alapuló keresleti előrejelzésekhez? Túl sok a változó tényező ahhoz, hogy akár csak közelítően pontos becslésekbe bocsátkozzunk a tekintetben, hogy mennyivel kevesebb energiával kell gazdálkodnunk (egyszerűen nem kalkulálható, hogy a megújuló energia technológiája milyen gyorsan fog fejlődni, vagy milyen mértékű lesz a tőkebefektetés). Viszont azt jó észben tartani, hogy a 19. és 20. század energetikai átmenetei additívak voltak: új energiaforrásokat halmoztunk a meglévők tetejére (a fával kezdtük, majd jött a szén, kőolaj, víz, földgáz és nukleáris energia), továbbá ezeket a gazdasági előnyök mozdították előre. Ellenben a 21. század energetikai átmenete a korábbról megőrzött energiaforrások cseréjét vonja maga után, és jórészt kormányzati politika, vagy krízisek fogják hajtani (üzemanyag hiány, klímaváltozás okozta szélsőséges időjárási események, vagy gazdasági hanyatlás).

Az energiaforrások additív története (forrás: David Hughes)

Még az optimista kínálati előrejelzések is -melyek szerint az időszakosság megoldható probléma- tipikusan feltételezik, hogy kevesebb energia fog rendelkezésünkre állni, a fosszilis üzemanyagok végleg felváltásakor, mint amire az International Energy Agency számításai szerint igényt tartanánk (pl. Lund és Mathieson analízise szerint Dániában a 2030-as fogyasztás szintje csak 11%-kal haladja meg a 2004-es keresleti szintet, míg nem nő tovább 2030 és 2050 között, miközben az IEA előrejelzése feltételezi a további keresletnövekedést az évszázad közepéig). Ugyanakkor, ha (amint Weissbach tanulmánya feltételezi) az időszakosság kiegyenlítése komoly gazdasági béklyó a nap és szélenergiák számára hosszútávon, foglalkoznunk kell a gondolattal, hogy az évszázad végén rendelkezésre álló készletek kisebbek - talán jelentősen kisebbek - lesznek a mai szintnél.

E mellett az energia készleteink minősége eltérő lesz a ma megszokottaktól. Mint korábban bemutattam, a nap és szél időszakos, szemben a fosszilis energiahordozókkal. Továbbá habár a bolygó sok széllel és napfénnyel van megáldva, ezek diffúz források, melyeket gyűjteni és koncentrálni vagyunk kénytelenek, ha nehézgépek meghajtása a célunk. Az eljövendő átmenet során a kis földrajzi lábnyomot hagyó (pl. földgáz kút) energiaforrásokat felváltjuk nagyobbakra (szélturbina és napelem farmok). Való igaz, hogy csökkenthetjük e lábnyom méretét már meglévő tetők felhasználásával, és a szélturbinák osztozhatnak mezőgazdasági területekkel. Mindenesetre, lesznek elkerülhetetlen költségek és környezeti hatások a megnövekvő kiterjedésű energiatermelés során.

A fosszilis üzemanyagokban rejlő potenciált épp az adja, hogy a természet már évmilliók során elvégezte a napenergia begyűjtését, tárolását növényekben, majd koncentrálását nagy nyomáson és magas hőmérsékleten. A megújulóenergia-technológiák reprezentálják a begyűjtésre és sűrítésre történű jelenidejű erőfeszítéseinket.

Mi több, míg a villamosenergia könnyedén szállítható a hálózaton keresztül, ez mit sem változtat a tényen, hogy a napfény, vízenergia, biomassza és szél egyes helyeken rendelkezésre áll, másutt kevésbé. A nagy hatótávolságú áramszállítás maga után vonja az infrastruktúra és energiaveszteség költségeit, míg a biomassza száz mérföldnél távolabbi szállítása tipikusan felemésztik a használatából eredő előnyöket. 

-folyt.köv.-