mikhai1_t (mikhai1_t) wrote in mirvn,
mikhai1_t
mikhai1_t
mirvn

Category:

EROEI наша алфа и омега

Давайте разберемся в такой, очевидной на первый взгляд, вещи как EROEI (отношение энерговозврата к энергозатратам).

У нас есть такая простая для понимания абстракция энергосистемы: зарытый бак бензина, труба на поверхность и насос, работающий от бензинового генератора. Чем глубже зарыт бак, тем больше энергии нам нужно потратить на извлечение бензина.



Бак - это вся доступная энергия, труба - это пропускная способность, а насос - энергозатраты на добычу. EROEI - это пропорция всей добытой энергии к энергии затраченной на добычу, обычно EROEI сводится к единице затраченной энергии. Абсолютно любой источник энергии, начиная от мускульной силы и заканчивая термоядом, можно привести к этой простой модели.

Но нужно понимать, что в этой модели важны все три части:


  • размер резервуара

  • затраты энергии (EROEI)

  • максимальная пропускная способность от источника до потребителя

Попытка сводить всё к EROEI и делать выводы только на основе одного параметра может приводить к ошибочным выводам.

Пример:

У вас задача обеспечить долгосрочное потребление энергии и у вас два таких бака бензина: один с EROEI 100:1, второй с 10:1 - какой для вас предпочтителен?

Если я буду смотреть только на EROEI, то скажу, что первый бак лучше, но давайте усложним задачу и скажем, что первый бак содержит 1000 литров, а второй 10000 литров.

Какой выгоднее выбрать на основе этих параметров, если мы хотим обеспечить фиксированный уровень потребления допустим в 99 литров в цикл времени?

Ниже вы можете посмотреть таблицу развития этих двух систем:

1. цикл - порядковый номер цикла
2. вложение энергии - траты энергии (в литрах) для добычи текущего цикла.
3. добыча - добыча литров бензина за текущий цикл
4. отложено на следующий цикл - сколько энергии потребовалось отложить на затраты для добычи следующего цикла
5. свободная энергия - "чистая" энергия. Т.е. добытая энергия минус траты на саму добычу.
6. осталось - остаток в резервуаре

Резервуар с EROEI 100:1 и объёмом 1000 литров:

Резервуар с EROEI 10:1 и объёмом 10'000 литров:

Для первого бака (EROEI = 100:1) мы в самом начале (1й цикл) должны вложить 1 литр бензина в добычу (его пока у нас нет и мы его берём "в долг") и добудем 100. Из этих 100 отдаём долг в 1 литр и ещё 1 переносим в следующий цикл, чтобы потратить его на саму добычу следующего цикла. В результате у нас 98 свободных литров в первом цикле и по 99 в девяти последующих. На необходимый уровень вышли за один цикл.

Для второго бака (EROEI = 10:1) мы вкладываем в первый цикл 1 литр, добываем уже не 100, а лишь 10. Из добытых 10 отдаём долг и все оставшиеся 9 переносим в следующий цикл. В первом цикле у нас 0 литров излишков. Во втором цикле, потратив 9, добудем 90 литров. 11 литров мы переносим в следующий цикл и начиная с 3 цикла мы имеем заветные 99 литров но уже в течение 90 циклов, а не девяти, как в случае с первым баком. На необходимый уровень мы вышли за 2 цикла.

Наверно, глядя на таблицу все уже поняли, что количество доступной энергии - это экспоненциальная функция n^t где n это EROEI, а t цикл. Поскольку экспонента - это очень быстро растущая функция, то даже 10 кратное изменение EROEI смогло только незначительно замедлить выход на необходимый уровень отдачи энергии.

Вывод:


  • Большой резервуар с маленьким EROEI = медленный старт и долгий период стабильности


  • Маленький резервуар с высоким EROEI = быстрый старт и быстрое падение.

Но, как я и говорил, у нас три параметра, третий параметр не менее важен - это пропускная способность трубы или максимально возможная скорость добычи. Если мы достигаем этого максимума, более низкий EROEI становится проблемой: в примере выше во втором резервуаре нам нужна пропускная способность в 110 литров за цикл. Если же максимальная пропускная способность трубы это только 100 литров то, не смотря на то что второй резервуар огромный, достичь необходимого уровня в 99 литров мы не сможем.

С другой стороны, если труба огромна, а наш аппетит ничем не ограничен, то вы очень быстро вычерпаете любой резервуар и не важно какой у вас EROEI. Так, в примерах выше, если мы захотим максимизировать добычу и вся энергия идёт на увелечение добычи, то разница между временем исчерпания резервуаворов состовляет только один цикл.

Все это можно увидить на графики добычи нефти в Азербайджане (с прогнозом):

Видите незначительный пик 1901 года? Это время когда Баку был крупнейшем производителем нефти на планете - половина мировой нефти добывалась в Баку. Это также был и пик EROEI, нефть буквально можно было черпать ведрами из выротых вручную колодцев и выливать в канаву по которой нефть стекала вниз. С вводам первых буровых процес просто взлетел. Славные времена - EROEI 100:1.

В каждый последующий пик добычи EROEI становился ниже, нефть залегала всё глубже и дальше, требовались новые технологии добычи и новая инфраструктура, но каждый пик давал в конце больше чистой энергии чем предудущий, посколько размер резервуара рос гораздо быстрее, чем сложность добычи.

Почему же уважаемые люди пугают нас неминуемым коллапсом цивилизации, если EROEI опустится ниже 1:8? Например такими картинками:

На картинках показано как всё больше энергии уходит на добычу энергии (черная стрелка) и развитие новой энергоинфрастуктуры (синия стрелка). Это страшная картинка, но только если забыть, что в 1949 году мир потреблял только 94 эксаджоулей, а в 2007 уже 493! Если предположить, что в 1949 году EROEI был примерно 70:1 (т.е. 1.5% добытой энергии уходят на добычу), а для 2007 возмем 10:1, что является низкой оценкой, то есть 10% уходят на добычу, то в результате в 1949 году у нас получится 92.6 эксаджоулей свободной энергии (94 минус 1.5%), а в 2007 году 443 эксаджоулей. Т.е. почти в 5 раз больше, а население выросло в 2.5 раза, так что на человека у нас больше энергии несмотря на снижение EROEI - бочка выросла за эти 58 лет.

Oдно важное замечание EROEI это в конечном счёте это обычный процент и поэтому как в известной хохме, даже самая красивая девушка не может дать больше чем дать, если бы в 1949 году EROEI был бесконечность:1 то доступная энергия выше 94 не подымется, EROEI не может дать вам больше 100% поэтому фантазии о том что будет в обществе с EROEI 1000:1 или 100000:1 не релевантные будет почти тоже самое что в обществе с EROEI в 20:1 разница в 5%.

Повторюсь: как видно на этой простой модели, EROEI не может быть единственной метрикой для определения нашего энергетического будущего.

Для оценки потенциала источника энергии необходимо использовать все 3 параметра


  • Размер резервуара

  • Максимальная пропускная способность

  • EROEI

Tags: eroei, Теория
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 17 comments