Zásoby uhľovodíkových zdrojov energie pre podporu svetového ekonomického rastu

Stiahnuť celú publikáciu: Inflačné činitele svetovej ekonomiky a opatrenia proti ich dopadom

Uhľovodíkové palivá na našej planéte predstavujú obmedzené zdroje energie. Na základe odhadov BP Statistical Review of World Energy z júna 2008 sa zásoby ropy pohybujú na úrovni 42 rokov, uhlie 133 rokov a zemný plyn 60 rokov (BP Statistical Review of World Energy June 2011, 2011). Očakávania sú rátané ako odhad pri súčasnej miere spotreby.  Ak aplikujeme kalkuláciu porovnávajúcu rezervy a mieru spotreby, potom rátame, aké časové obdobia vydržia zásoby pri súčasnej miere ich využívania. Miera súčasného využívania však nestačí pri vytváraní si obrazu o miere využívania zdroja v budúcnosti. Spotreba zdroja by sa musela ustáliť na súčasnej miere, aby bolo možné tvrdiť, že jednotlivé zdroje vydržia dané obdobie Ako bolo preukázané vyššie, potreby svetovej ekonomiky rastú exponenciálne. Spoliehanie sa na súčasnú mieru spotreby energetických zdrojov je zavádzajúce. Spotreba uhľovodíkových palív však nemôže byť predpovedaná iba na základe rastu spotreby. V odhadoch dostupnosti energetických surovín je nutné zohľadniť fyzické možnosti ťažby energetických surovín. A to ako po kvantitatívnej stránke možnosti ťažby tak aj kvalitatívnych vlastností energetických komodít.

V Spojených štátoch rástla domáca produkcia ropy až do začiatku sedemdesiatych rokov. V tomto čase sa USA, ktoré vtedy boli pokladané za krajinu s prebytkom ropy, dostali do situácie, kedy začala ich domáca spotreba prevyšovať možnosti domácich zdrojov. Navyše nielenže v tomto čase spotreba prevýšila zdroje ropy v USA, ale samotná domáca produkcia ropných nálezísk začala klesať. Od sedemdesiatych rokov má ropná produkcia v USA klesajúci trend. V súčasnosti naďalej prebieha ťažba ale jej úroveň poklesla na mieru produkcie aká bola v tejto krajine tesne po druhej svetovej vojne a to aj napriek neustále sa zvyšujúcej spotrebe a cene tejto suroviny. V rokoch 1970-72 dosiahli USA vrchol objemu ťažby ropy z domácich ropných polí. Predikcie ukazovali, že zásoby tejto krajiny sú dostatočné na ďalších 50 rokov avšak fyzicky nebolo možné zo zeme extrahovať rovnaké množstvo ropy ako v časoch maxima. Produkcia ropy odvtedy postupne klesala. Získavanie ropy zo zdrojov na Aljaške na jedno desaťročie stabilizovalo situáciu, avšak dlhodobý trend poklesu sa zachoval, ako je to vidieť na obrázku 25 (Modrá čiara – produkcia ropy bez účasti aljašských zdrojov).

Obr. 25: Ropná produkcia v USA vrátane nálezísk na Aljaške

Zdroj: US Informačná agentúra pre energie

Dostupné na: http://www.declineoftheempire.com/2011/03/where-is-us-oil-production-going.html

Produkcia ropy sleduje krivku, ktorá sa podobá na zvonovitú krivku logistickej funkcie. Predpoklad, že ropná produkcia dosahuje vrchol prilizne v polovici vyčerpaných zdrojov, prezentoval geofyzik M. King Hubbert v roku 1956 pred Americkým ropným inštitútom. Vyslovil úvahu, súdiac na základe profilu produkcie jednotlivých ropných studní a polí, že USA približne v roku 1970 dosiahnu vrchol produkcie ropy a následne bude produkcia klesať. V tom čase nebola jeho teória braná príliš vážne v rámci odbornej obce, pretože v nej panovala paradigma prakticky nevyčerpateľných zásob ropy. Krivka, ktorá popisuje vyčerpanie zdrojov uvedeným spôsobom, bola nazvaná Hubbertov kopec.

Sú dva hlavné dôvody, prečo má produkcia ropy tento charakter a v určitom bode dosahuje vrchol. Tým prvým je geologický profil jednotlivých ropných studní a polí. Ložisko ropy nie je uzavretá nádoba plná ropy. Priestor v ktorom sa nachádza tekutá ropa je vyplnený úlomkami hornín a občas aj vodou. Navŕtaním ropného ložiska sa odsáva ropa z hornín silne nasiaknutých tekutou ropou, pričom v začiatkoch ťažby je tekutej ropy dostatok a extrahovať ropu je ľahké. Keď sa však ropa odčerpáva po určitú dobu, jej objem v hornine poklesne natoľko, že ropu je potrebné z horniny odsávať intenzívnejšie a s väčšími nákladmi. Preto čím dlhšie sa ložisko vyčerpáva, tým náročnejšie je ropu extrahovať. Do jedného ložiska sa preto spraví viacero vrtov, ktoré síce zvýšia množstvo odčerpávanej ropy avšak urýchľujú jeho vyčerpanie. Ropa je z ložiska extrahovaná čoraz rýchlejšie a jeho produkcia neustále rastie. Po čase je ložisko natoľko vyčerpané, že aj napriek novým vrtom, nie je z neho možné odčerpávať stále väčšie množstvo. Produkcia ložiska dosiahne v určitom bode vrchol a následne upadá až dovtedy, kým je ešte ekonomické ropu z ložiska ťažiť, aj napriek tomu, že ložisko je vyčerpané len z polovice. S druhou polovicou objemu ropy sú spojené čoraz vyššie náklady a komplikácie pri jej získavaní. Náklady na ťažbu sa vyrovnajú cene komodity a ďalšia ťažba je neekonomická.  Keď tento postup aplikujeme na všetky ropné polia v danej krajine, získame jej celkový profil ťažby, tak ako je to na obrázku 26. Súčet ťažby všetkých zdrojov v krajine vytvorí Hubbertov kopec – profil produkcie komodity v krajine. Po dosiahnutí jeho vrcholu nie je možné zachovať maximálnu mieru produkcie a domáci trh je tak odkázaný na import ropy alebo jej produktov, ak si chce zachovať rovnakú mieru ich spotreby.

Obr. 26: Vyčerpávanie jednotlivých ropných studní a polí, ktoré tvorí produkčný profil krajiny

Dostupné na: http://www.energybulletin.net/primer.php

Ropný vrchol bol dlhú dobu pokladaný iba za teóriu, kým v sedemdesiatych rokoch nenastal v USA ropný šok. Interpretácia ropného vrcholu býva často zjednodušená ako koniec zdrojov ropy. Popis priebehu čerpania ropných (a nielen ropných) zdrojov však ukazuje, že spotreba suroviny sa zrýchľuje, až kým nedosiahne určitú hodnotu, za ktorou nie je fyzicky možné alebo ekonomicky výhodne ťažiť väčší objem. Ak sa tak stane, produkcia zdroja postupne klesá. Scenár je aplikovateľný na ropnú studňu, nálezisko, krajinu a aj globálnom meradle. V Spojených štátoch nastal vrchol produkcie okolo roku 1970  na úrovni 10 miliónov barelov denne. Dnes, o 40 rokov neskôr, je produkcia v tejto krajine na úrovni 5 miliónov barelov denne. Ropný vrchol teda nie je teória ale 40-ročný fakt. (Marterson, 2011, s. 146)

Druhým dôvodom, prečo získavanie zdrojov dosahuje svoj vrchol a potom postupne klesá, je ekonomické uvažovanie pri ťažbe nerastného bohatstva. V súvislosti s ťažbou surovín sa ťažobný podnik snaží o maximálnu možnú mieru zisku a preto využije zdroj, ktorý obsahuje najviac užitočnej suroviny. Toto správanie možno prirovnať k zberu nízko rastúceho ovocia. Keď si máme možnosť vybrať, najskôr uspokojíme svoje potreby s čo najmenším úsilím. Ako prvé spotrebujeme zdroje, ktoré majú vysokú užitočnú hodnotu a sú ľahko dostupné. Ak má podnik možnosť výberu, bude ťažiť ropu ľahko dostupnú a kvalitnú. Keď sa dostupné zdroje vyčerpajú, potom musíme využiť zdroje menej hodnotné alebo také, s ktorými sú spojené vyššie náklady. Prístupom nízko rastúceho ovocia k energetickým zdrojom surovín sa svetová produkcia dostáva do paradoxnej situácie. Svetová ekonomika vyžaduje neustále narastajúci prísun energetických surovín. V budúcnosti, z povahy súčasného hospodárskeho a finančného systému, sa očakáva vyššia spotreba, ako v súčasnosti. Na jednej strane globálna spotreba vyžaduje čoraz väčší objem energetických surovín, na druhej strane v budúcnosti musíme rátať s ich klesajúcou dostupnosťou a kvalitou. Z teoretického pohľadu, globálna spotreba energie stavia proti sebe dve krivky s exponenciálnym charakterom. Prvá je exponenciálny nárast dopytu po surovinách a druhá (klesajúca strana Hubbertovho kopca) exponenciálny pokles ropnej produkcie. Charakter týchto javov môže mať dramatický vplyv na vývoj svetovej ekonomiky, ktorá vyžaduje svoju neustálu expanziu. Obe krivky môžu proti sebe expandovať veľmi rýchlo, behom krátkeho časového obdobia, bez možnosti vykonania opatrení v rámci svetovej ekonomiky.

 Pokles možnosti využívať energetické suroviny uhľovodíkových palív so sebou prináša komplikácie nielen v oblasti medzinárodného obchodu ale aj produkcie vstupných komodít, potravín a výroby. Rastúci dopyt a klesajúca ponuka energetických surovín bude mať podobný efekt ako ropný šok sedemdesiatych rokov. Prudký nárast cien ropy pod vplyvom akcelerácie požiadaviek ekonomiky a poklesu fyzických možností ropnej produkcie ovplyvní ceny všetkých komodít pri ktorých produkcii sa intenzívne využívajú uhľovodíkové palivá. V období posledných desaťročí vznikla paradigma neustálej možnosti rastu spotreby energií. Základné produkčné schopnosti ekonomiky sa stali závislé na vstupoch lacnej a dostupnej energie. Intenzívne využívanie uhľovodíkových palív v procese ťažby nerastných surovín, poľnohospodárskej výroby a svetového obchodu umožnili každý rok spotrebovať viac ako rok minulý. Vytvorili pre časť svetovej populácie možnosť pohodlného života. Zároveň sa však takýto model globálneho ekonomického rastu stal závislý na expandujúcej energetickej spotrebe. Zvýšenie cien energetických surovín sa premietne komplexne do celej ekonomiky obmedzením dostupnosti tovarov a služieb a nárastom svetovej inflácie.

Čistá energia

S problematikou zhoršovania kvality energetických zdrojov súvisí využitie čistej energie. V určitej časti odborného spektra panuje názor, že nedostatok energetických surovín sa dá vyriešiť intenzívnejším využitím energie v procese získavania surovín. Teda využitím energie na produkciu energie. Aby bolo možné energiu využiť, je nutné najprv energiu vynaložiť. Ak chceme využiť energiu z benzínu, musíme najskôr spotrebovať energiu na prieskum ložiska, na ťažbu ropy, prepravu ropy do rafinérie a nakoniec na rafináciu benzínu z ropy destiláciou. Spotrebovaná energia, využitá na získanie nových zdrojov energie, určuje objem čistej energie – energie, ktorá je reálne k dispozícii. Spotrebu takto vyťaženej energie je možné rozdeliť do niekoľkých kategórií, v závislosti na požiadavkách spoločnosti, z hľadiska energetických priorít (graficky je tento proces znázornený na obrázku 27):

1.      Energia vynaložená na ťažbu suroviny – energia vynaložená pri práci ťažobných strojov, čerpadiel ropy, na budovanie ťažobných plošín a podobne. Bez tejto energie nie je možné ropu extrahovať z ložiska a je preto prioritou pri získavaní novej energie. V dnešnej dobe nenájdeme energetické zdroje dostupné bez vynaloženia energie na ťažbu. So znižovaním kvality ložísk sa tento podiel energie s časom zvyšuje.

2.      Energia vynaložená na udržanie energetickej infraštruktúry – energia sa taktiež spotrebuje v procese budovania a udržovania energetickej infraštruktúry. Vyťaženú energetickú surovinu je nutné transportovať ropovodmi alebo nákladnou prepravou na spracovanie. Do tejto kategórie patria aj rafinérie, prístavy a zásobníky ropných produktov.

3.      Čistá energia – je energia vyčlenená na spotrebu, po tom, čo sme vynaložili energiu na získanie energie, zostatok môžeme spotrebovať ľubovoľne. Po tom, čo bola zabezpečená energia na ťažbu, prepravu a spracovanie energetickej suroviny, zvyšná energia je k dispozícii na spotrebu. Aj táto kategória podlieha prioritám, pretože z čistej energie sa zabezpečujú základné životné potreby ale aj luxusný životný štýl (prioritou sú samozrejme základné potreby, po ich uspokojení sa môže zvyšná energia využiť napríklad na cestovanie, zábavu a podobne).

Obr. 27: Znázornenie podielu využitia energie v procese energetickej produkcie

Zdroj: Autor

Veľké objemy energetických zdrojov neznamenajú veľké objemy energie ktorú je možné spotrebovať, ak je na ich využitie nevyhnutné investovať veľké množstvo energie. Intenzívne využívanie energetických surovín a ekonomické uvažovanie pri ich ťažbe spôsobuje, že ako prvé sú využité také zdroje energie, s ktorými sú spojené najnižšie vstupy. Prioritne sa spotrebujú ložiská výnosné, s nízkymi energetickými investíciami. Po ich vyčerpaní sa ťažba presunie na menej výnosné ložiská, s ktorými sú spojené vyššie energetické vstupy. To značí, že čím ďalej, tým viac energie sa spotrebuje na ťažbu a prepravu energie. S rastom energetických vstupov následne klesá čistá energia, ktorú je možné využiť pre potreby ekonomiky. Energia k dispozícii v budúcnosti bude týmto správaním ovplyvnená a otázne bude nie len koľko je overených rezerv energetických zdrojov ale aj aké budú energetické náklady s nimi spojené. Budúcu produkciu treba vyjadriť nie v absolútnych číslach, ale relatívnych. Pri projekcii množstva využiteľnej energie pre potreby svetovej ekonomiky je nevyhnutné zarátať dostupnosť budúcich zdrojov a energetické náklady na ich získanie. Úroveň čistej energie je možné vyjadriť pomerom získanej energie k energii investovanej. Tento pomer sa označuje EROEI (Energy Returned on Energy Invested):

Takto vyjadrený pomer určuje, koľko jednotiek energie je nutné investovať, aby sme získali jednotky nové. Ak je pomer 100:1, potom investovaním jednej jednotky energie získame 100 nových energetických jednotiek. Takýto zdroj energie je efektívny a umožňuje naplniť náročné požiadavky spotreby svetovej ekonomiky. Ak je však pomer 3:1, potom pri spálení jednej jednotky energie získame tri nové energetické jednotky. Pri takomto pomere však musíme rátať s tým, že až jedna tretin novo získanej energie sa musí zužitkovať na získanie energie v budúcom období, inak nemôže byť zachovaná produkcia energie na rovnakej úrovni a začne klesať. 

Podľa štúdie New York Academy of Science (Hall, Murphy, 2010) z roku 2010 majú staré náleziská, využívané v tridsiatych rokoch v USA, EROEI 100:1. V roku 1970 klesli hodnoty na úroveň 30:1 a v roku 2005 to bolo len 12:1. EROI je možné graficky vyjadriť na línii, ktorá oddeľuje plochu čistej energie a plochu investovanej energie a vytvoriť tak graf zvaný energetický útes (viz. obrázok 28). Na obrázku je znázornený pokles efektivity využívania ropy v USA. Znižovanie kvality energetických komodít je faktom, s ktorým treba pri projekcii budúcej dostupnosti lacnej energie rátať. Konvenčná ropa predstavuje 30% z celkových svetových zásob ropy. Jedná sa o ľahkú ropu z ktorej je jednoduché získať palivá rafináciou. Avšak až 55% percent zásob tvoria ropné piesky a extra ťažká ropa (Hall, Murphy, 2010). Získanie energie z tohto typu surovín je energeticky veľmi náročné. EROEI ropných pieskov sa pohybuje medzi 4:1 až 2:1 (Hall, Murphy, 2010). Po druhej svetovej vojne bolo dostupné veľké množstvo lacnej energie vo forme sweet crude oil, ľahkej tekutej ropy, ktorej EROEI sa pohybovala na úrovni 90:1. S touto ropou boli spojené minimálne náklady, vytekala zo zeme pod vlastným tlakom a na získanie paliva ju stačilo prefiltrovať. V súčasnosti je ekonomické spaľovať zemný plyn s EROEI 12:1 na produkciu palív z ropných pieskov, ktorých EOREI sa pohybuje okolo úrovne 3:1.

Obr. 28: Znázornenie podielu využitia energie v procese energetickej produkcie

Zdroj: Autor, spracované podľa Heiberg, 2011, s. 11

Pokračovať na ďalšej kapitole: Vrchol globálnej produkcie ropy - Alternatívy ropy a ropných produktov

Stiahnuť celú publikáciu: Inflačné činitele svetovej ekonomiky a opatrenia proti ich dopadom