Viele Menschen glauben, dass die Installation von mehr Windkraftanlagen und Sonnenkollektoren und die Herstellung von mehr Elektrofahrzeugen unser Energieproblem lösen können, aber ich stimme ihnen nicht zu. Diese Geräte sowie die Batterien, Ladestationen, Übertragungsleitungen und viele andere Strukturen, die erforderlich sind, damit sie funktionieren stellen eine hohe Komplexität dar.
Ein relativ geringes Maß an Komplexität, wie etwa die Komplexität eines neuen Wasserkraftwerks, kann manchmal jedoch zur Lösung von Energieproblemen verwendet werden Wir können nicht erwarten, dass immer höhere Komplexitätsgrade erreichbar sind.
Laut dem Anthropologen Joseph Tainter in seinem bekannten Buch Der Zusammenbruch komplexer GesellschaftenEs gibt abnehmende Renditen auf zusätzliche Komplexität. Mit anderen Worten, die vorteilhaftesten Innovationen werden in der Regel zuerst gefunden. Spätere Neuerungen sind tendenziell weniger hilfreich. Schließlich werden die Energiekosten der zusätzlichen Komplexität im Verhältnis zum bereitgestellten Nutzen zu hoch.
In diesem Beitrag werde ich die Komplexität weiter erörtern. Ich werde auch Beweise dafür präsentieren, dass die Weltwirtschaft möglicherweise bereits Komplexitätsgrenzen erreicht hat. Darüber hinaus ist die beliebte Maßnahme „Energierendite für Energieinvestitionen“ (EROEI) bezieht sich auf die direkte Nutzung von Energie und nicht auf Energie, die in zusätzlicher Komplexität enthalten ist. Infolgedessen deuten EROEI-Indikationen darauf hin, dass Innovationen wie Windturbinen, Solarmodule und Elektrofahrzeuge hilfreicher sind, als sie wirklich sind. Andere Maßnahmen, die EROEI ähnlich sind, machen einen ähnlichen Fehler.
[1] Darin Video mit Nate Hagens, erklärt Joseph Tainter, wie Energie und Komplexität dazu neigen, gleichzeitig zu wachsen, in dem, was Tainter die Energie-Komplexitäts-Spirale nennt.
Abbildung 1. Die Energie-Komplexitäts-Spirale aus 2010-Präsentation namens Die Energie-Komplexitäts-Spirale von Josef Tainter.
Laut Tainter bauen Energie und Komplexität aufeinander auf. Zunächst kann wachsende Komplexität für eine wachsende Wirtschaft hilfreich sein, indem sie die Aufnahme verfügbarer Energieprodukte fördert. Leider erzielt diese wachsende Komplexität immer geringere Erträge, weil die einfachsten und vorteilhaftesten Lösungen zuerst gefunden werden. Wenn der Nutzen der zusätzlichen Komplexität im Verhältnis zur erforderlichen zusätzlichen Energie zu gering wird, neigt die Gesamtwirtschaft dazu, zusammenzubrechen – was seiner Meinung nach gleichbedeutend mit „schnellem Verlust von Komplexität“ ist.
Wachsende Komplexität kann Waren und Dienstleistungen in mehrfacher Hinsicht günstiger machen:
Skaleneffekte entstehen durch größere Unternehmen.
Die Globalisierung ermöglicht die Nutzung alternativer Rohstoffe, billigerer Arbeitskräfte und Energieprodukte.
Höhere Bildung und mehr Spezialisierung ermöglichen mehr Innovation.
Verbesserte Technologie ermöglicht eine kostengünstigere Herstellung von Waren.
Verbesserte Technologie kann Kraftstoffeinsparungen für Fahrzeuge ermöglichen, wodurch fortlaufende Kraftstoffeinsparungen ermöglicht werden.
Seltsamerweise führt die zunehmende Komplexität in der Praxis eher zu mehr Kraftstoffverbrauch als zu weniger. Dies ist bekannt als Das Paradoxon von Jevons. Wenn Produkte günstiger sind, können sich mehr Menschen deren Anschaffung und Betrieb leisten, sodass der Gesamtenergieverbrauch tendenziell höher ist.
[2] In dem oben verlinkten Video beschreibt Professor Tainter die Komplexität unter anderem so, dass sie ist etwas, das einem System Struktur und Organisation hinzufügt.
Der Grund, warum ich Strom aus Windkraftanlagen und Sonnenkollektoren für viel komplexer halte als beispielsweise Strom aus Wasserkraftwerken oder aus fossilen Kraftwerken, ist, weil Die Leistung der Geräte ist weiter von dem entfernt, was erforderlich ist, um den Bedarf des Stromsystems zu decken, das wir derzeit in Betrieb haben. Wind- und Solarenergie benötigen Komplexität, um ihre Intermittenzprobleme zu beheben.
Bei der Stromerzeugung aus Wasserkraft wird Wasser leicht hinter einem Damm aufgefangen. Oft kann ein Teil des Wassers für eine spätere Verwendung bei hohem Bedarf gespeichert werden. Das hinter dem Damm aufgefangene Wasser kann durch eine Turbine geleitet werden, so dass die elektrische Leistung dem Muster des Wechselstroms entspricht, der in der Umgebung verwendet wird. Der Strom aus einem Wasserkraftwerk kann schnell zu anderer verfügbarer Stromerzeugung hinzugefügt werden, um dem von den Benutzern bevorzugten Stromverbrauchsmuster zu entsprechen.
Andererseits erfordert die Leistung von Windturbinen und Solarmodulen viel mehr Unterstützung („Komplexität“), um dem Stromverbrauchsmuster der Verbraucher zu entsprechen. Strom aus Windkraftanlagen ist in der Regel sehr unorganisiert. Es kommt und geht nach seinem eigenen Zeitplan. Strom aus Sonnenkollektoren ist organisiert, aber die Organisation ist nicht gut auf das Muster der Verbraucher ausgerichtet.
Ein großes Problem ist, dass im Winter Strom zum Heizen benötigt wird, im Sommer aber Solarstrom überproportional zur Verfügung steht; Die Windverfügbarkeit ist unregelmäßig. Batterien können hinzugefügt werden, aber diese mildern meistens Probleme mit falscher Tageszeit. Probleme mit der falschen „Jahreszeit“ müssen mit einem wenig genutzten parallelen System gemildert werden. Das beliebteste Backup-System scheint Erdgas zu sein, aber Backup-Systeme mit Öl oder Kohle können ebenfalls verwendet werden.
Dieses doppelte System hat höhere Kosten als jedes System hätte, wenn es allein auf Vollzeitbasis betrieben würde. So muss beispielsweise ein Erdgassystem mit Pipelines und Speichern aufgebaut werden, auch wenn Strom aus Erdgas nur einen Teil des Jahres genutzt wird. Das kombinierte System benötigt Experten in allen Bereichen, einschließlich Stromübertragung, Erdgaserzeugung, Reparatur von Windturbinen und Solarmodulen sowie Batterieherstellung und -wartung. All dies erfordert Bildungssysteme und internationalen Handel, manchmal mit unfreundlichen Ländern.
Auch Elektrofahrzeuge halte ich für komplex. Ein großes Problem ist, dass die Wirtschaft für viele, viele Jahre ein doppeltes System (für Verbrennungsmotoren und Elektrofahrzeuge) benötigen wird. Elektrofahrzeuge benötigen Batterien, die aus Elementen aus der ganzen Welt hergestellt werden. Sie benötigen auch ein ganzes System von Ladestationen, um ihren Bedarf an häufigem Aufladen zu decken.
[3] Professor Tainter macht den Punkt Diese Komplexität hat Energiekosten, aber diese Kosten sind praktisch unmöglich zu messen.
Der Energiebedarf ist in vielen Bereichen verborgen. Um beispielsweise ein komplexes System zu haben, brauchen wir ein Finanzsystem. Die Kosten dieses Systems können nicht wieder hinzugerechnet werden. Wir brauchen moderne Straßen und ein Rechtssystem. Die Kosten einer Regierung, die diese Dienste bereitstellt, sind nicht leicht zu ermitteln. Ein immer komplexer werdendes System braucht Bildung, um es zu unterstützen, aber diese Kosten sind auch schwer zu messen. Wie wir an anderer Stelle anmerken, entstehen durch doppelte Systeme weitere Kosten, die schwer zu messen oder vorherzusagen sind.
[3] Die Energie-Komplexitäts-Spirale kann in einer Wirtschaft nicht ewig weitergehen.
Die Energie-Komplexitäts-Spirale kann auf mindestens drei Arten an Grenzen stoßen:
[a] Die Gewinnung von Mineralien aller Art wird zuerst an den besten Standorten platziert. Ölquellen werden zunächst in Gebieten platziert, in denen Öl leicht gefördert werden kann, und in der Nähe von Bevölkerungsgebieten. Kohleminen werden zunächst an Orten platziert, an denen Kohle leicht abgebaut werden kann und die Transportkosten für die Benutzer niedrig sind. Minen für Lithium, Nickel, Kupfer und andere Mineralien werden zuerst an den ertragreichsten Standorten errichtet.
Schließlich steigen die Kosten der Energieerzeugung aufgrund sinkender Erträge eher, als dass sie sinken. Öl, Kohle und Energieprodukte werden teurer. Auch Windkraftanlagen, Solarmodule und Batterien für Elektrofahrzeuge werden tendenziell teurer, weil die Kosten für die Mineralien zu ihrer Herstellung steigen. Alle Arten von Energiegütern, einschließlich „erneuerbarer Energien“, werden tendenziell weniger erschwinglich. Tatsächlich gibt es sie viele Berichte dass die Herstellungskosten Windkraftanlagen und Sonnenkollektoren stieg im Jahr 2022 an, was die Herstellung dieser Geräte unrentabel machte. Entweder höhere Preise für fertige Geräte oder eine geringere Rentabilität für die Hersteller der Geräte könnten den Anstieg der Nutzung stoppen.
[b] Die menschliche Bevölkerung wächst tendenziell weiter wenn Nahrungsmittel und andere Vorräte ausreichend sind, aber das Angebot an Ackerland nahezu konstant bleibt. Diese Kombination setzt die Gesellschaft unter Druck, einen kontinuierlichen Strom von Innovationen hervorzubringen, die eine größere Nahrungsmittelversorgung pro Hektar ermöglichen. Diese Innovationen erzielen schließlich abnehmende Erträge, wodurch es für die Nahrungsmittelproduktion schwieriger wird, mit dem Bevölkerungswachstum Schritt zu halten. Manchmal machen ungünstige Wetterschwankungen deutlich, dass die Nahrungsmittelversorgung seit vielen Jahren zu nahe am Mindestniveau liegt. Die Wachstumsspirale wird durch steigende Lebensmittelpreise und die schlechte Gesundheit der Arbeiter, die sich nur eine unzureichende Ernährung leisten können, nach unten gedrückt.
[c] Komplexitätszuwachs stößt an Grenzen. Die frühesten Innovationen sind in der Regel am produktivsten. Beispielsweise kann die Elektrizität nur einmal erfunden werden, ebenso wie die Glühbirne. Die Globalisierung kann nur so weit gehen, bis ein Höchstmaß erreicht ist. Ich betrachte Schulden als Teil der Komplexität. Irgendwann können Schulden nicht mehr mit Zinsen zurückgezahlt werden. Höhere Bildung (erforderlich für die Spezialisierung) stößt an Grenzen, wenn Arbeitnehmer keine Jobs mit ausreichend hohen Löhnen finden können, um neben der Deckung der Lebenshaltungskosten auch Bildungsdarlehen zurückzuzahlen.
[4] Ein Punkt, den Professor Tainter anführt, ist, dass das System dies tun muss, wenn die verfügbare Energieversorgung reduziert wird vereinfachen.
Typischerweise wächst eine Wirtschaft weit über hundert Jahre, erreicht Grenzen der Energiekomplexität und bricht dann über einen Zeitraum von Jahren zusammen. Dieser Kollaps kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Eine Regierungsschicht kann zusammenbrechen. Ich denke an den Zusammenbruch der Zentralregierung der Sowjetunion im Jahr 1991 als eine Form des Zusammenbruchs auf eine niedrigere Ebene der Einfachheit. Oder ein Land erobert ein anderes Land (mit Energiekomplexitätsproblemen) und übernimmt die Regierung und die Ressourcen des anderen Landes. Oder es kommt zu einem finanziellen Zusammenbruch.
Tainter sagt, dass Vereinfachung normalerweise nicht freiwillig geschieht. Als Beispiel für eine freiwillige Vereinfachung nennt er das Byzantinische Reich im 7. Jahrhundert. Da dem Militär weniger Mittel zur Verfügung standen, gab es einige seiner entfernten Posten auf und nutzte einen weniger kostspieligen Ansatz, um seine verbleibenden Posten zu betreiben.
[5] Meiner Meinung nach ist es einfach für EROEI Berechnungen (und ähnliche Berechnungen) den Nutzen komplexer Arten der Energieversorgung überbewerten.
Ein wichtiger Punkt, den Professor Tainter in dem oben verlinkten Vortrag anspricht, ist dieser Komplexität hat Energiekosten, aber die Energiekosten dieser Komplexität sind praktisch unmöglich zu messen. Er weist auch darauf hin, dass wachsende Komplexität verführerisch ist; Die Gesamtkosten der Komplexität nehmen mit der Zeit tendenziell zu. Modelle neigen dazu, notwendige Teile des Gesamtsystems zu übersehen, die zur Unterstützung einer hochkomplexen neuen Energieversorgungsquelle erforderlich sind.
Da die für die Komplexität erforderliche Energie schwer zu messen ist, werden EROEI-Berechnungen in Bezug auf komplexe Systeme dazu neigen, komplexe Formen der Stromerzeugung wie Wind und Sonne so aussehen zu lassen, als würden sie weniger Energie verbrauchen (einen höheren EROEI haben), als sie es tatsächlich tun . Das Problem ist, dass EROEI-Berechnungen nur direkte „Energieinvestitionskosten“ berücksichtigen. Beispielsweise sind die Berechnungen nicht darauf ausgelegt, Informationen über die höheren Energiekosten eines dualen Systems zu sammeln, bei dem Teile des Systems für Teile des Jahres nicht ausgelastet sind. Die jährlichen Kosten werden nicht unbedingt proportional reduziert.
Im verlinkten Video spricht Professor Tainter über die EROEI des Öls im Laufe der Jahre. Ich habe kein Problem mit dieser Art von Vergleich, insbesondere wenn er vor der kürzlich erfolgten Umstellung auf eine stärkere Nutzung von Fracking aufhört, da die Komplexität ähnlich ist. Tatsächlich scheint ein solcher Vergleich ohne Fracking derjenige zu sein, den Tainter anstellt. Der Vergleich zwischen verschiedenen Energietypen mit unterschiedlichen Komplexitätsstufen wird leicht verzerrt.
[6] Die aktuelle Weltwirtschaft scheint bereits in Richtung Vereinfachung zu tendieren, was darauf hindeutet, dass die Tendenz zu größerer Komplexität angesichts der fehlenden Verfügbarkeit von kostengünstigen Energieprodukten bereits ihr Maximum überschritten hat.
Ich frage mich, ob wir bereits beginnen, eine Vereinfachung im Handel zu sehen, insbesondere im internationalen Handel, weil die Schifffahrt (im Allgemeinen mit Ölprodukten) immer teurer wird. Dies könnte als eine Art Vereinfachung angesehen werden, als Reaktion auf einen Mangel an ausreichenden preiswert Energieversorgung.
Abbildung 2. Handel als Prozentsatz des weltweiten BIP, basierend auf Daten der Weltbank.
Ausgehend von Abbildung 2 erreichte der prozentuale Anteil des Handels am BIP im Jahr 2008 einen Höchststand. Seitdem ist ein allgemeiner Abwärtstrend im Handel festzustellen, was darauf hindeutet, dass die Weltwirtschaft zumindest in gewisser Weise tendenziell zurückgegangen ist hat Hochpreisgrenzen erreicht.
Ein weiteres Beispiel für einen Trend zu geringerer Komplexität ist der Rückgang der Einschreibungen an Colleges und Universitäten in den USA seit 2010. Andere Daten zeigt dass sich die Einschreibungen im Grundstudium zwischen 1950 und 2010 fast verdreifacht haben, sodass der Übergang zu einem Abwärtstrend nach 2010 einen wichtigen Wendepunkt darstellt.
Abbildung 3. Gesamtzahl der US-amerikanischen Vollzeit- und Teilzeitstudenten an Colleges und Universitäten, gemäß der Nationales Zentrum für Bildungsstatistik.
Der Grund, warum die Verschiebung der Immatrikulation ein Problem ist, liegt darin, dass Colleges und Universitäten eine enorme Menge an Fixkosten haben. Dazu gehören Gebäude und Grundstücke, die instand gehalten werden müssen. Oft müssen auch Schulden zurückgezahlt werden. Bildungssysteme haben auch festangestellte Fakultätsmitglieder, die sie in den meisten Fällen verpflichtet sind, in ihrem Personal zu behalten. Möglicherweise haben sie Pensionsverpflichtungen, die nicht vollständig ausfinanziert sind, was einen weiteren Kostendruck erhöht.
Laut den Fakultätsmitgliedern des Colleges, mit denen ich gesprochen habe, gab es in den letzten Jahren Druck, die Verbleibsquote der zugelassenen Studenten zu verbessern. Mit anderen Worten, sie fühlen sich ermutigt, den Abbruch der derzeitigen Studenten zu verhindern, auch wenn dies bedeutet, dass sie ihre Standards ein wenig senken. Gleichzeitig halten die Löhne der Fakultäten nicht mit der Inflation Schritt.
Andere Informationen deuten darauf hin, dass Hochschulen und Universitäten in letzter Zeit großen Wert darauf gelegt haben, eine vielfältigere Studentenschaft zu erreichen. Schüler, die in der Vergangenheit aufgrund schlechter Abiturnoten möglicherweise nicht zugelassen wurden, werden zunehmend zugelassen, um einen weiteren Rückgang der Immatrikulation zu verhindern.
Aus Sicht der Studenten besteht das Problem darin, dass Jobs, die ausreichend bezahlt werden, um die hohen Kosten einer Hochschulausbildung zu rechtfertigen, zunehmend nicht verfügbar sind. Dies scheint sowohl der Grund für die Schuldenkrise der US-Studenten als auch für den Rückgang der Einschreibungen im Grundstudium zu sein.
Wenn Colleges ihre Zulassungsstandards und möglicherweise auch die Standards für den Abschluss zumindest etwas senken, besteht natürlich die Notwendigkeit, diese zunehmend unterschiedlichen Absolventen mit etwas niedrigeren Leistungen im Grundstudium an Regierungen und Unternehmen zu „verkaufen“, die sie einstellen könnten. Dies scheint mir ein weiteres Zeichen für den Komplexitätsverlust zu sein.
[7] Im Jahr 2022 begannen die Gesamtenergiekosten für die meisten OECD-Länder im Verhältnis zum BIP auf ein hohes Niveau zu steigen. Wenn wir die Situation analysieren, steigen die Strompreise ebenso wie die Preise für Kohle und Erdgas – die beiden am häufigsten zur Stromerzeugung verwendeten Brennstoffe.
Abbildung 4. Diagramm aus dem aufgerufenen Artikel, Die Energieausgaben sind sprunghaft angestiegen, was die politischen Entscheidungsträger vor Herausforderungen stellt, von zwei OECD-Ökonomen.
Das OECD ist eine zwischenstaatliche Organisation von meist reichen Ländern, die gegründet wurde, um den wirtschaftlichen Fortschritt anzukurbeln und das weltweite Wachstum zu fördern. Es umfasst unter anderem die USA, die meisten europäischen Länder, Japan, Australien und Kanada. Abbildung 4 mit der Überschrift „Perioden hoher Energieausgaben werden oft mit einer Rezession in Verbindung gebracht“ wurde von zwei für die OECD tätigen Ökonomen erstellt. Die grauen Balken zeigen eine Rezession an.
Abbildung 4 zeigt, dass im Jahr 2021 die Preise für praktisch alle Kostensegmente des Energieverbrauchs tendenziell in die Höhe schießen. Die Preise für Strom, Kohle und Erdgas waren im Vergleich zu den Vorjahren alle sehr hoch. Das einzige Segment der Energiekosten, das im Vergleich zu den Kosten der Vorjahre nicht sehr aus dem Rahmen fiel, war Öl. Kohle und Erdgas werden beide zur Stromerzeugung verwendet, daher sollten hohe Stromkosten nicht überraschen.
In Abbildung 4 weist die Bildunterschrift der Ökonomen der OECD darauf hin, was für Ökonomen überall offensichtlich sein sollte: Hohe Energiepreise treiben eine Volkswirtschaft oft in eine Rezession. Die Bürger sind gezwungen, auf das Unwesentliche zu verzichten, was die Nachfrage reduziert und ihre Volkswirtschaften in eine Rezession stürzt.
[8] Die Welt scheint gegen Abbaugrenzen für Kohle anzukämpfen. Dies führt zusammen mit den hohen Transportkosten für Kohle über große Entfernungen zu sehr hohen Kohlepreisen.
Die weltweite Kohleproduktion ist seit 2011 nahezu unverändert. Das Wachstum der Stromerzeugung aus Kohle ist fast so flach wie die weltweite Kohleproduktion. Indirekt zwingt dieses mangelnde Wachstum bei der Kohleförderung Energieversorger auf der ganzen Welt dazu, auf andere Arten der Stromerzeugung umzusteigen.
Abbildung 5. Weltweit abgebaute Kohle und weltweite Stromerzeugung aus Kohle, basierend auf Daten von BP Statistische Überprüfung der Weltenergie 2022.
[9] Erdgas ist jetzt auch knapp, wenn man die wachsende Nachfrage vieler Arten berücksichtigt.
Während die Erdgasproduktion zugenommen hat, ist sie in den letzten Jahren nicht schnell gewachsen genug um mit der weltweit steigenden Nachfrage nach Erdgasimporten Schritt zu halten. Die weltweite Erdgasförderung im Jahr 2021 war nur um 1.7 % höher als die Förderung im Jahr 2019.
Das Wachstum der Nachfrage nach Erdgasimporten kommt gleichzeitig aus mehreren Richtungen:
Da die Kohleversorgung stagniert und Importe nicht ausreichend verfügbar sind, versuchen die Länder, die Stromerzeugung aus Kohle durch Erdgaserzeugung zu ersetzen. China ist unter anderem aus diesem Grund der weltweit größte Importeur von Erdgas.
Länder mit Strom aus Wind oder Sonne stellen fest, dass Strom aus Erdgas schnell hochgefahren und ersetzt werden kann, wenn Wind und Sonne nicht verfügbar sind.
Es gibt mehrere Länder, darunter Indonesien, Indien und Pakistan, deren Erdgasförderung rückläufig ist.
Europa hat sich entschieden, seine Pipeline-Importe von Erdgas aus Russland einzustellen und benötigt stattdessen mehr LNG.
[10] Die Preise für Erdgas sind äußerst variabel, je nachdem, ob das Erdgas lokal produziert wird, und je nachdem, wie es verschifft wird und unter welchem Vertrag es steht. Im Allgemeinen ist lokal produziertes Erdgas am günstigsten. Kohle hat ähnliche Probleme, wobei lokal produzierte Kohle am billigsten ist.
Dies ist ein Diagramm aus einer kürzlich erschienenen japanischen Veröffentlichung (IEEJ).
Abbildung 6. Vergleich der Erdgaspreise in drei Teilen der Welt aus der japanischen Veröffentlichung IEEJ, vom 23. Januar 2023.
Der niedrige Henry Hub-Preis unten ist der US-Preis, der nur lokal erhältlich ist. Wenn das Angebot in den USA hoch ist, ist der Preis tendenziell niedrig. Der nächsthöhere Preis ist Japans Preis für importiertes verflüssigtes Erdgas (LNG), das in langfristigen Verträgen über einen Zeitraum von Jahren vereinbart wird. Der Höchstpreis ist der Preis, den Europa für LNG zahlt, basierend auf „Spotmarkt“-Preisen. Spotmarkt-LNG ist die einzige Art von LNG, die für diejenigen verfügbar ist, die nicht im Voraus geplant haben.
In den letzten Jahren hat Europa versucht, niedrige Spotmarktpreise zu erzielen, aber dieser Ansatz kann nach hinten losgehen, wenn nicht genug vorhanden ist. Beachten Sie, dass der hohe Preis für aus Europa importiertes LNG bereits im Januar 2013 offensichtlich war, bevor die Invasion in die Ukraine begann.
Ein Hauptproblem ist, dass der Transport von Erdgas extrem teuer ist und den Preis für den Verbraucher tendenziell mindestens verdoppelt oder verdreifacht. Den Produzenten muss langfristig ein hoher Preis für LNG garantiert werden, um die gesamte Infrastruktur, die für die Produktion und den Transport von Erdgas als LNG erforderlich ist, rentabel zu machen. Die extrem schwankenden Preise für LNG sind ein Problem für Erdgasproduzenten.
Die in letzter Zeit sehr hohen LNG-Preise in Europa haben den Erdgaspreis für industrielle Nutzer zu hoch gemacht, die Erdgas für andere Prozesse als die Stromerzeugung benötigen, beispielsweise zur Herstellung von Stickstoffdünger. Diese hohen Preise führen dazu, dass der Mangel an billigem Erdgas in die Landwirtschaft überschwappt.
Die meisten Menschen sind „energieblind“, besonders wenn es um Kohle und Erdgas geht. Sie gehen davon aus, dass es reichlich von beiden Brennstoffen gibt, die billig gefördert werden können, im Wesentlichen für immer. Bedauerlicherweise, Sowohl für Kohle als auch für Erdgas sind die Transportkosten in der Regel sehr hoch. Das ist etwas, was Modellbauer vermissen. Es ist das Hoch gelieferte Kosten von Erdgas und Kohle, die es Unternehmen unmöglich macht, tatsächlich die Mengen an Kohle und Erdgas zu fördern, die aufgrund von Reservenschätzungen verfügbar zu sein scheinen.
[10] Wenn wir den Stromverbrauch der letzten Jahre analysieren, stellen wir fest, dass OECD- und Nicht-OECD-Länder seit 2001 erstaunlich unterschiedliche Wachstumsmuster beim Stromverbrauch aufweisen.
Der Stromverbrauch der OECD ist insbesondere seit 2008 nahezu unverändert geblieben. Auch vor 2008 wuchs der Stromverbrauch nicht schnell.
Der Vorschlag besteht nun darin, den Stromverbrauch in den OECD-Ländern zu erhöhen. Strom wird in größerem Umfang zum Betanken von Fahrzeugen und zum Beheizen von Wohnungen verwendet. Es soll auch stärker für die lokale Fertigung genutzt werden, insbesondere für Batterien und Halbleiterchips. Ich frage mich, wie die OECD-Länder in der Lage sein werden, die Stromerzeugung ausreichend hochzufahren, um sowohl den derzeitigen Stromverbrauch als auch geplante neue Verwendungen abzudecken, wenn die Stromerzeugung in der Vergangenheit im Wesentlichen stagnierte.
Abbildung 7. Stromerzeugung nach Brennstofftyp für OECD-Länder, basierend auf Daten von BP Statistische Überprüfung der Weltenergie 2022.
Abbildung 7 zeigt, dass der Kohleanteil an der Stromerzeugung in den OECD-Ländern gesunken ist, insbesondere seit 2008. „Sonstige“ ist gestiegen, aber nur so weit, dass die Gesamterzeugung unverändert bleibt. Andere bestehen aus erneuerbaren Energien, einschließlich Wind und Sonne, sowie Strom aus Öl und der Verbrennung von Müll. Die letzteren Kategorien sind klein.
Das Muster der jüngsten Energieerzeugung für Nicht-OECD-Länder ist sehr unterschiedlich:
Abbildung 8. Stromerzeugung nach Brennstoffart für Nicht-OECD-Länder, basierend auf Daten von BP Statistische Überprüfung der Weltenergie 2022.
Abbildung 8 zeigt, dass Nicht-OECD-Länder die Stromerzeugung aus Kohle rasch hochgefahren haben. Andere wichtige Brennstoffquellen sind Erdgas und Strom, die von Wasserkraftwerken produziert werden. Alle diese Energiequellen sind relativ unkompliziert. Strom aus lokal produzierter Kohle, lokal produziertem Erdgas und Wasserkraft ist in der Regel recht günstig. Mit diesen kostengünstigen Stromquellen konnten Nicht-OECD-Länder die Schwerindustrie der Welt und einen Großteil ihrer Fertigung dominieren.
Wenn wir uns die lokale Produktion von Brennstoffen ansehen, die im Allgemeinen zur Stromerzeugung verwendet werden (dh alle Brennstoffe außer Öl), können wir ein Muster erkennen.
Abbildung 9. Energieerzeugung aus häufig zur Stromerzeugung verwendeten Brennstoffen für OECD-Länder, basierend auf Daten von BP Statistische Überprüfung der Weltenergie 2022.
In Bezug auf die Gewinnung von Brennstoffen, die oft mit Strom in Verbindung gebracht werden, wurde die Produktion bis zum Stillstand eingestellt, selbst wenn „erneuerbare Energien“ (Wind, Sonne, Geothermie und Holzhackschnitzel) eingeschlossen sind. Die Kohleförderung ist ausgefallen. Der Rückgang der Kohleproduktion ist wahrscheinlich ein großer Teil des fehlenden Wachstums der Stromversorgung der OECD. Strom aus lokal produzierter Kohle war in der Vergangenheit sehr günstig, was den durchschnittlichen Strompreis senkte.
Ein ganz anderes Bild zeigt sich, wenn man die Produktion von Brennstoffen zur Stromerzeugung für Nicht-OECD-Länder betrachtet. Beachten Sie, dass in den Abbildungen 9 und 10 derselbe Maßstab verwendet wurde. Somit war die Produktion dieser Kraftstoffe im Jahr 2001 in OECD- und Nicht-OECD-Ländern ungefähr gleich. Die Produktion dieser Kraftstoffe hat sich seit 2001 für Nicht-OECD-Länder etwa verdoppelt, während die OECD-Produktion nahezu unverändert geblieben ist.
Abbildung 10. Energieerzeugung aus häufig zur Stromerzeugung verwendeten Brennstoffen für Nicht-OECD-Länder, basierend auf Daten von BP Statistische Überprüfung der Weltenergie 2022.
Ein interessantes Element in Abbildung 10 ist die Kohleförderung für Nicht-OECD-Länder, die unten in Blau dargestellt ist. Sie ist seit 2011 kaum gestiegen. Dies ist Teil dessen, was jetzt die weltweite Kohleversorgung verknappt. Ich bezweifle, dass steigende Kohlepreise die langfristige Kohleproduktion stark erhöhen werden, da wirklich lokale Vorräte erschöpft sind, selbst in Nicht-OECD-Ländern. Die steigenden Preise werden viel wahrscheinlicher zu einer Rezession, Schuldenausfällen, niedrigeren Rohstoffpreisen und einem geringeren Kohleangebot führen.
[11] Ich befürchte, dass die Weltwirtschaft an Grenzen der Komplexität sowie der Energieproduktion gestoßen ist.
Die Weltwirtschaft scheint über einen Zeitraum von Jahren zusammenzubrechen. Kurzfristig kann das Ergebnis wie eine schlimme Rezession oder wie ein Krieg aussehen, oder möglicherweise beides. Bisher scheinen die Volkswirtschaften, die für die Stromerzeugung nicht sehr komplexe Brennstoffe verwenden (lokal produzierte Kohle und Erdgas sowie Strom aus Wasserkraft), besser abzuschneiden als andere. Aber die gesamte Weltwirtschaft wird durch unzureichende, kostengünstig zu produzierende lokale Energieversorgung belastet.
Physikalisch gesehen sind dies die Weltwirtschaft sowie alle einzelnen Volkswirtschaften darin dissipative Strukturen. Als solches ist Wachstum gefolgt von Zusammenbruch ein übliches Muster. Gleichzeitig ist zu erwarten, dass sich neue Versionen dissipativer Strukturen bilden, von denen einige möglicherweise besser an sich ändernde Bedingungen angepasst sind. So können Ansätze für Wirtschaftswachstum, die heute unmöglich erscheinen, über einen längeren Zeitraum möglich sein.
Wenn zum Beispiel der Klimawandel den Zugang zu mehr Kohlevorräten in sehr kalten Gebieten eröffnet, die Maximum-Power-Prinzip würde darauf hindeuten, dass einige Volkswirtschaften schließlich auf solche Einlagen zugreifen werden. Obwohl wir uns jetzt einem Ende zu nähern scheinen, kann erwartet werden, dass selbstorganisierende Systeme langfristig Wege finden, um jede Energieversorgung zu nutzen („abzuleiten“), auf die kostengünstig zugegriffen werden kann, wenn man sowohl die Komplexität als auch den direkten Brennstoff berücksichtigt verwenden.
Von Gail Twerberg
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