(Przyp. tłum: Tytuł artykułu odnosi się do angielskiego powiedzenia „keeping the lights on”, czyli „pozostawianie świateł włączonych”. Powiedzenie to odnosi się do minimalnych wymaganych zasobów [prądu, funduszy, itp.], używając światła jako czegoś koniecznego do funkcjonowania. Na przykład, gdy jakaś firma może pozostawić światła włączone, oznacza to że jej przychód pozwala jedynie pokryć koszty operacji, przynosząc zerowe zyski.)
Gdy społeczeństwo staje się bardziej zależne od źródeł energii w codziennym funkcjonowaniu, staje się ono bardziej wrażliwe, gdy źródła te zostają odcięte. Ten oczywisty fakt jest ignorowany w obecnych strategiach uzyskania bezpieczeństwa energetycznego, przynosząc odwrotny efekt od zamierzonego.
Czym jest bezpieczeństwo energetyczne?
Co to oznacza, gdy społeczeństwo ma zapewnione „bezpieczeństwo energetyczne”? Pomimo, że istnieje ponad czterdzieści różnych definicji tego pojęcia, we wszystkich obecny jest fundamentalny zamysł, iż podaż energii powinna zawsze dorównywać jej popytowi. Sugeruje to, że podaż musi być ciągła – przerwy w dostawie nie powinny mieć miejsca. 1 2 3 4 Na przykład, Międzynarodowa Agencja Energetyczna (MAE) definiuje bezpieczeństwo energetyczne jako „ciągły dostęp do źródeł energii w przystępnych cenach”, Departament Energii Stanów Zjednoczonych definiuje pojęcie jako „niskie ryzyko przerw w dostawie energii”, natomiast Unia Europejska definiuje je jako „stabilna i obfita dostawa energii”. 5 6 7
Historycznie, bezpieczeństwo energetyczne osiągano poprzez gwarantowany dostęp do lasów i torfowisk w celu wytwarzania ciepła, oraz do ludzi, zwierząt, wiatru i wody w razie potrzeby energii mechanicznej. Od nastania rewolucji przemysłowej, bezpieczeństwo energetyczne stało się zależne od złóż paliw kopalnianych. Jako pojęcie teoretyczne, bezpieczeństwo energetyczne jest najbliżej powiązane z kryzysem naftowym z lat siedemdziesiątych, kiedy to embarga i manipulacje cen ograniczyły dostęp krajów zachodnich do ropy naftowej. W rezultacie, większość krajów przemysłowych do dziś trzyma w rezerwie ilości ropy pozwalające zaspokoić ich zapotrzebowanie przez kilka miesięcy.
Ropa jest kluczowym surowcem dla gospodarek przemysłowych – coś, co nie zmieniło się przez ostatnie 50 lat - przede wszystkim w dziedzinie transportu i rolnictwa, jednak bezpieczeństwo energetyczne w nowoczesnych społeczeństwach zależy również od innych rzeczy, między innymi gazu, prądu, a nawet internetu. W dodatku, wszystkie te infrastruktury stają się coraz bardziej powiązane i zależne od siebie nawzajem. Na przykład, gaz jest ważnym paliwem do produkcji prądu, a sprawna sieć elektroenergetyczna jest wymagana do pracy rurociągów gazowych. W ten sam sposób, prąd jest potrzebny do funkcjonowania internetu, który z kolei używany jest do zarządzania siecią elektryczną.
Prąd jest potrzebny do funkcjonowania internetu, który z kolei używany jest do zarządzania siecią elektryczną.
Artykuł ten analizuje pojęcie bezpieczeństwa energetycznego, skupiając się na sieci elektroenergetycznej, która stała się równie ważna dla społeczeństwach przemysłowych co ropa naftowa. Co więcej, elektryfikacja traktowana jest jako sposób na zmniejszenie zależności od paliw kopalnianych – na przykład poprzez pojazdy elektryczne, pompy ciepła i turbiny wiatrowe.
„Bezpieczeństwo” i „niezawodność” sieci elektroenergetycznej można dokładnie mierzyć z pomocą wskaźników ciągłości, takich jak „Loss-of-Load Probability” (LOLP) oraz „System Average Interruption Duration Index” (SAIDI) (Przyp. tłum: Nie udało mi się znaleźć odpowiedników polskich; dosłowne tłumaczenia to „prawdopodobieństwo utraty obciążenia” i „indeks długości średniej przerwy w systemie”). Posługując się tymi dwoma wskaźnikami, jedynym sensownym wnioskiem jest to, że sieć elektroenergetyczna w krajach przemysłowych jest bardzo bezpieczna. W Niemczech, na przykład, prąd dostępny jest 99,996% czasu, co oznacza średnią przerwę w dostawie mniejszą, niż pół godziny na osobę na rok. 8 Nawet w najgorzej wypadających krajach Europy (Łotwie, Polsce i Litwie), przerwa w dostawie nie przekracza ośmiu godzin na osobę na rok, czyli prąd jest dostępny 99,90% czasu. 8 Stany Zjednoczone usytuowane są pomiędzy tymi dwoma liczbami, ze średnią przerwą nie większą, niż cztery godziny na osobę na rok (99,96%). 9
Jak bezpieczna jest odnawialna sieć elektroenergetyczna?
Obecne modele funkcjonowania sieci zakładają, że konsumenci powinni mieć dostęp, do tak dużej ilości prądu, gazu, ropy, internetu i wody, ile chcą, kiedy tylko chcą i jak długo tego chcą. Jedynym wymogiem jest to, by płacili swoje rachunki. Patrząc na sektor energetyczny, ta wizja bezpieczeństwa jest problematyczna z kilku powodów. Po pierwsze, większość prądu produkowana jest ze źródeł, które nie są nieskończone, a utrzymanie stałego dostępu do czegoś, co kiedyś się skończy, jest oczywiście niemożliwe. Prędzej czy później, strategia którą teraz operujemy nas zawiedzie. Zanim jednak to się stanie, doprowadzi ona do zmian klimatycznych i będzie prowokować konflikty zbrojne.
Międzynarodowa Agencja Energetyczna, która stworzona została po pierwszym kryzysie naftowym z wczesnych lat 70-tych, zachęca do używania energii ze źródeł odnawialnych w celu zwiększenia różnorodności w dostawie i polepszenia bezpieczeństwa energetycznego w dłuższej perspektywie. Odnawialna energia nie jest zależna od importu, ani nie podlega manipulacjom cen – czyli obecnie głównym zmartwieniem infrastruktury energetycznej opartej na paliwach kopalnianych. Oczywiście, panele słoneczne i turbiny wiatrowe mają ograniczony żywot i muszą być produkowane na nowo, co może wymagać surowców pochodzących z innych krajów, które same w sobie nie są nieograniczone. Jednak gdy są one zainstalowane, systemy energii odnawialnej pozostają dłużej „bezpieczne”, niż paliwa kopalniane (lub energia atomowa).
Energia odnawialna stwarza pewne wyzwania, według obecnych definicji bezpieczeństwa.
Co więcej, energia słoneczna i wiatrowa jest bardziej odporna na usterki czy sabotaż, zwłaszcza gdy produkcja jest zdecentralizowana. Elektrownie odnawialne emitują mniej dwutlenku węgla, zmniejszając swój wpływ na ekstremalne warunki pogodowe spowodowane przez zmiany klimatyczne, co również stwarza ryzyko dla bezpieczeństwa energetycznego. Pomimo wszystkich tych przewag, energia odnawialna stwarza niestety też pewne wyzwania, według obecnych definicji bezpieczeństwa. Najważniejszym z nich jest to, że źródła z największym potencjałem – słońce i wiatr – są dostępne sporadycznie, w zależności od pory roku i pogody. Oznacza to, że energia słoneczna i wiatrowa nie spełnia naszego wymagania, aby dostęp do prądu był stały i nieograniczony.
Niezawodność sieci elektroenergetycznej w zależnej w znacznym stopniu od energii słonecznej i wiatrowej byłaby znacznie poniżej obecnych standardów ciągłości usługi. 10 11 12 13 14 W takiej odnawialnej sieci energetycznej, zapewnienie dostępu 24/7 wiązałoby się z bardzo dużymi kosztami, ponieważ wymagałoby to obszernej infrastruktury mającej na celu magazynowanie, transmisję, i zarządzanie nadmiarem produkowanej energii. Ta dodatkowa infrastruktura groziłaby pozbawieniem takiej sieci energetycznej miana odnawialnej, ponieważ powyżej pewnej granicy, szkody środowiskowe wywołane przez paliwa kopalniane używane do produkcji, instalacji i utrzymania tej infrastruktury stają się większe, niż szkody których uniknęlibyśmy poprzez używanie źródeł odnawialnych w produkcji samej energii.
Odnawialne źródła energi mają zalety, których obecne definicje bezpieczeństwa energetycznego nie biorą pod uwagę.
Ograniczony dostęp nie jest jedyną słabością źródeł energii odnawialnej. Mimo, że wiele mediów i organizacji środowiskowych przedstawia energię słoneczną i wiatrową jako nieograniczoną („Słońce dostarcza Ziemi więcej energii w godzinę, niż cały świat zużywa w rok”) - rzeczywistość jest bardziej skomplikowana. Nieobrobiony zapas energii słonecznej (i wiatrowej) jest rzeczywiście ogromny, ale ponieważ gęstość tej energii jest bardzo mała, zamiana jej na formę, z której możemy korzystać, wymaga o wiele więcej miejsca i materiałów w porównaniu z elektrowniami cieplnymi – nawet jeśli wliczymy w to wykopywanie i dystrybucję paliwa. 15 Z tych powodów, odnawialna sieć elektroenergetyczna nie może zagwarantować konsumentom dostępu, do tak dużej ilości energii, jakiej pragną - nawet przy sprzyjających warunkach pogodowych.
Jak bezpieczny jest system energetyczny w stylu Off-the-Grid?
(Przyp. tłum: „Off-the-Grid” nie posiada oficjalnego tłumaczenia; jest to powszechnie stosowane określenie opisujące brak połączenia z siecią energetyczną)
Obecna polityka energetyczna próbuje pogodzić ze sobą trzy cele: nieograniczony i nieprzerwany dostęp do energii; niski koszt prądu; oraz przyjazność środowisku. Sieć energetyczna oparta, przede wszystkim na paliwach kopalnianych i energii atomowej, nie jest wstanie być przyjazna środowisku, a nieograniczony i tani dostęp zakłada, że zagraniczni dostawcy nie odetną dostępu lub nie zwiększą cen (oraz że narodowe lub międzynarodowe rezerwy nie zostaną zużyte).
Odnawialna sieć elektroenergetyczna również nie jest w stanie pogodzić wszystkich trzech celów. Aby uzyskać nieograniczony, ciągły dostęp do prądu, infrastruktura musiała by być olbrzymia, co czyniło by ją kosztowną i nieekologiczną. Bez tej infrastruktury, energia odnawialna mogłaby być tania i przyjazna środowisku, ale nie mogłaby być nieograniczona i ciągła. Innymi słowy, jeśli chcemy mieć dostęp do taniej i ekologicznej energii, musimy zmienić definicję bezpieczeństwa energetycznego i zakwestionować konieczność ciągłego i nieograniczonego dostępu do prądu.
Jeśli skierujemy wzrok z dala od typowych, wielkich, scentralizowanych infrastruktur, obecnych w społeczeństwach przemysłowych, staje się oczywiste, że nie wszystkie systemy dostawy oferują nieograniczony dostęp energii. Małoskalowa generacja prądu w stylu off-the-grid (czyli lokalna produkcja z użyciem paneli fotowoltaicznych i turbin wiatrowych, oraz przechowywanie energii w bateriach) jest tego przykładem. W teorii, systemy off-the-grid można zbudować tak, aby były „ciągle dostępne”. Można to zrobić z pomocą metody „najgorszego miesiąca”, która czyni produkcję i ilość przechowywanego prądu tak nadmierną, że nawet w najkrótszych i najciemniejszych miesiącach w roku, podaż dorówna zapotrzebowaniu.
Utrzymywanie podaży na poziomie popytu czyniłoby system off-the-grid bardzo kosztownym i nieekologicznym, zwłaszcza w regionach z dużą różnicą pomiędzy porami roku.
Jednak, tak jak hipotetyczna odnawialna sieć energetyczna w dużej skali, ciągłe utrzymywanie podaży na poziomie popytu czyniłoby system off-the-grid bardzo kosztownym i nieekologicznym, zwłaszcza w regionach z dużą różnicą pomiędzy porami roku. 16 17 18 Dlatego w praktyce, rozmiar większości tych systemów to kompromis pomiędzy niezawodnością, kosztami i przyjaznością środowisku. Metoda skalowania na podstawie „prawdopodobieństwa utraty obciążenia” określa ilość dni w roku, kiedy to dostawa energii nie zaspokaja zapotrzebowania. 19 20 21 Innymi słowy, o rozmiarze systemu decyduje nie tylko szacowane zapotrzebowanie, ale także budżet i dostępne miejsce.
Budowa systemów energetycznych w taki sposób znacznie zmniejsza koszty, nawet jeśli utracona „niezawodność” jest niewielka. Kalkulacje dla domu off-the-grid w Hiszpanii pokazują, na przykład, że zmniejszenie dostępu z 99,75% na 99,00% pomniejsza koszty o 60%, z podobnymi wynikami w kwestii ekologii. Przerwy w dostawie miałaby miejsce 87.6 godzin w roku, w porównaniu do 22 godzin na rok w bardziej niezawodnym systemie. 16
Według obecnego rozumienia kwestii bezpieczeństwa energetycznego, systemy off-the-grid budowane w ten sposób są porażką: przecież podaż nie zawsze zaspokaja popyt. Jednak ludzie korzystający z tych systemów nie lamentują z braku bezpieczeństwa, a wręcz przeciwnie. Powód ku temu jest prosty: dostosowują oni swoje zapotrzebowanie na prąd do jego ograniczonego i przerywanego dostępu.
W książce z 2015 roku pod tytułem Off-the-Grid: Re-Assembling Domestic Life, Phillip Vannini i Jonathan Taggart dokumentują swoje podróże przez Kanadę w celu przeprowadzenia wywiadów z blisko stoma domostwami żyjącymi w odcięciu od sieci elektroenergetycznej. 22 Jedną z ich najważniejszych obserwacji jest to, że ci, którzy wybrali ten styl życia dobrowolnie, zużywają o wiele mniej prądu i rutynowo dostosowują swoje zapotrzebowanie do pogody i sezonów.
Ci, którzy wybrali ten styl życia dobrowolnie, zużywają o wiele mniej prądu i rutynowo dostosowują swoje zapotrzebowanie do pogody i sezonów.
Na przykład, pralki, odkurzacze, wiertarki, tostery i konsole do gier używane są tylko w okresach tak dużej produkcji prądu, że baterie nie są wstanie pomieścić jej więcej. Natomiast w pochmurne dni, ludzie ci zmieniają swoje zachowania, tak aby zmniejszyć zużycie prądu i żeby oszczędzić go trochę na następny dzień. Vannini i Taggart zauważyli także, iż są oni w zupełności zadowoleni z poziomów oświetlenia i ogrzewania, odmiennych od tych, do których przyzwyczajone są osoby z zachodniego świata. Przykładem tego, jak sobie z tym radzą, jest koncentracja czynności wokół centralnych źródeł ciepła i światła. 22
Podobne obserwacje można dokonać w miejscach, gdzie ludzie – niedobrowolnie – polegają na infrastrukturach które nie zawsze działają. Jeśli komunalna woda, prąd i internet nie są dostępne w mniej uprzemysłowionych krajach, charakteryzuje się to zarówno regularnymi jak i nieregularnymi przerwami w dostawie. 23 24 25 Jednak pomimo tego, że tamtejsze systemy są zawodne – według powszechnych wskaźników ciągłości – życie wciąż się toczy. Codzienne obowiązki domowe są kształtowane przez przerwy w dostawie, które postrzegane są jako normalny aspekt życia. Na przykład, jeśli prąd, woda i internet dostępne są tylko w konkretnych godzinach dnia, prace domowe i inne czynności są odpowiednio planowane. Ludzie używają w sumie mniej energii: infrastruktura zwyczajnie nie pozwala na bardziej intensywny styl życia. 23
Bardziej niezawodne, mniej bezpieczne?
Wysoka „niezawodność” sieci energetycznej w społeczeństwach przemysłowych uzasadniana jest za pomocą „wartości utraconego obciążenia” (Value of Lost Load), która porównuje straty finansowe spowodowane utratą energii, oraz dodatkowe inwestycje potrzebne, by tych strat uniknąć. 110 26 27 28 29 Jednak wartość utraconego obciążenia jest wysoce zależna od tego, w jaki sposób społeczeństwo jest zorganizowane. Im bardziej polega ono na elektryczności, tym większe będą straty finansowe spowodowane jej brakiem.
Obecne definicje bezpieczeństwa energetycznego uważają podaż i popyt na energię jako nie związane ze sobą, i skupiają się niemal w całości na zabezpieczaniu dostaw energii. Jednak alternatywne formy infrastruktur energetycznych, takie jak te opisane powyżej, pokazują że ludzie zdolni są do adaptacji, i że dopasowują swoje oczekiwania do ograniczonej i nie zawsze dostępnej energii. Innymi słowy, bezpieczeństwo energetyczne można poprawić nie tylko poprzez zagwarantowanie ciągłości w dostawie, lecz także przez zmniejszanie zależności od energii.
Podaż i popyt również są ze sobą powiązane i wpływają na siebie w systemach o wysokim bezpieczeństwie – ma to wtedy jednak odwrotny efekt. Tak samo, jak „niepewne” systemy off-the-grid sprzyjają stylom życia uniezależnionym od dostępu do energii, tak „pewne” systemy sprzyjają stylom życia coraz bardziej od niej uzależnionym.
Społeczeństwa przemysłowe z “niezawodnymi” sieciami elektroenergetycznymi w istocie są najbardziej podatne na przerwy w dostawie.
W książce z 2018 roku, pod tytułem Infrastructures and Practices: the Dynamics of Demand in Networked Societies, Olivier Coutart i Elizabeth Shove twierdzą, że nieograniczony i nieprzerwany dostęp do energii pozwolił ludziom w krajach przemysłowych na zaadaptowanie wielu technologii wysoce od niej zależnych, na przykład pralek, klimatyzatorów, lodówek, drzwi automatycznych, czy wiecznego dostępu do internetu, które stają się „normalne” i konieczne do codziennego życia. Tymczasem, alternatywne czynności, takie jak ręczne pranie ubrań, przechowywanie jedzenia bez prądu, chłodzenie bez klimatyzatorów, czy nawigacja i komunikacja bez telefonów komórkowych, tracą na popularności i wymierają. 30
W rezultacie, bezpieczeństwo energetyczne jest w praktyce większe w systemach off-the-grid i „zawodnych” scentralizowanych infrastrukturach, podczas gdy społeczeństwa przemysłowe są najsłabsze i najbardziej wrażliwe na wszelkie zakłócenia w dostawie. To, co zazwyczaj uznawane jest za dowód bezpieczeństwa energetycznego – nieograniczony, ciągły dostęp do prądu – w istocie czyni nas jeszcze bardziej podatnymi na przerwy w jego dostawie. Coraz więcej ludzi nie posiada umiejętności, ani technologii, które pozwalałaby im funkcjonować bez ciągłej dostawy energii.
Zmiana definicji bezpieczeństwa energetycznego
By uzyskać trafniejszą definicję bezpieczeństwa energetycznego, musimy zdefiniować je nie, pod względem takich rzeczy jak ilości kilowatogodzin prądu, lecz pod względem usług energetycznych, czynności społecznych i podstawowych potrzeb. 1 Ludzie nie potrzebują energii samej w sobie. To czego potrzebują, to sposobów na konserwację żywności, na czyszczenie ubrań, komunikację z innymi, lepszą widoczność po zmroku, możliwość podróży z miejsca na miejsce, i tak dalej. Wszystkie te potrzeby można zaspokoić, albo bez użycia energii, lub ze znacznie mniejszym lub większym zużyciem energii.
Traktując je w ten sposób, bezpieczeństwo energetyczne nie polega jedynie na dostępie do prądu, lecz także na lepszej zaradności społeczeństwa w radzeniu sobie bez ciągłej dostawy prądu. Wchodzi w to zarówno zaradność ludzi (czy mają umiejętności, by móc poradzić sobie z przerwami w dostawie?), urządzeń i systemów (czy są one w stanie poradzić sobie z częstymi przerwami w dostawie?), oraz instytucji (czy można byłoby w sposób zgodny z prawem zarządzać siecią energetyczną która nie jest zawsze sprawna?). To, czy zakłócenia w dostawie prądu doprowadziłyby do zakłóceń w innych usługach energetycznych i czynnościach społecznych, zależy od zaradności społeczeństwa.
Istnieje na przykład wiele alternatyw dola ciągłej dostawy prądu, której wymaga nasz system dystrybucji pożywienia. Lodówki mogłyby lepiej radzić sobie z przerwami w dostawie prądu, gdyby były lepiej izolowane. Moglibyśmy wprowadzić na nowo spiżarnie (które utrzymują jedzenie świeże zupełnie bez prądu), albo moglibyśmy ponownie nauczyć się starych metod przechowywania jedzenia, takich jak fermentacji czy kiszenia. Moglibyśmy jednocześnie zwiększyć umiejętności ludzi w dziedzinie gotowania, zamieniając ich diety na takie które używają więcej świeżych składników, które nie muszą być trzymane w chłodnych miejscach, i zachęcając ich do codziennych, lokalnych zakupów, zamiast tygodniowych wypraw do supermarketów.
Aby zwiększyć bezpieczeństwo energetyczne, musimy uczynić sieć elektroenergetyczną bardziej zawodną.
Jeśli spojrzymy na bezpieczeństwo energetyczne w bardziej całościowo, biorąc pod uwagę zarówno dostawę jak i zapotrzebowanie, szybko stanie się oczywiste, że bezpieczeństwo w społeczeństwo przemysłowych wciąż się zmniejsza. Coraz więcej zajęć oddawane jest w ręce maszyn, komputerów i wielkich infrastruktur - zwiększając naszą zależność od prądu. W dodatku, internet szybko staje się tak ważny jak prąd, a trendy takie jak praca w chmurze, Internet of Things, czy autonomiczne samochody, wszystkie polegają na powiązanych ze sobą warstwach wiecznie działających systemów energii.
Ponieważ podaż i popyt wpływają na siebie nawzajem, dochodzimy do nietypowego wniosku: by zwiększyć bezpieczeństwo energetyczne, musimy uczynić sieć elektroenergetyczną bardziej zawodną. Zachęci to do uniezależnienia się od prądu i do szukania alternatyw, a co za tym idzie, zmniejszenia tego, jak wrażliwi jesteśmy na przerwy w jego dostawie. Coutard i Shove twierdzą, że „należy przywiązywać większą wagę do potencjału przyszłych innowacji, które nie tracą na wartości nawet gdy duże systemy są osłabione lub porzucone, lub kiedy stają się mniej niezawodne.” Dodają też, że doświadczenia ludzi dobrowolnie odciętych od sieci energetycznej „oferują wgląd w możliwe alternatywne konfiguracje”. 30
Opowiadanie się za mniej niezawodnym dostępem do prądu jest z pewnością kontrowersyjne. W rzeczy samej, „pozostawianie świateł włączonych” to powiedzenie używane często do uzasadnienia reform energetycznych, takich jak budowa nowych elektrowni atomowych, lub utrzymywania ich dłużej, niż było to planowane. Jednak by uzyskać prawdziwe bezpieczeństwo energetyczne, „pozostawianie świateł włączonych” powinno być zamienione na powiedzenia takie jak „pozostawianie niektórych świateł włączonych”, „które światła powinniśmy wyłączyć?” oraz „co takiego złego jest w odrobinie ciemności?”. 31 Oczywiście, bardziej zawodna podaż energii doprowadziłaby do fundamentalnych zmian w praktykach i technologiach, zarówno w gospodarstwach domowych, fabrykach, systemach transportu, i sieciach komunikacyjnych – ale o to właśnie chodzi. Obecny styl życia w krajach przemysłowych po prostu nie jest możliwy do utrzymania.
.
Artykuł oryginalnie napisany dla UK Demand Centre.
By zostawić komentarz, wyślij go poprzez e-mail na solar (małpa) lowtechmagazine (kropka) com.