Электромобили и “пик нефти”. Истина в модели - 3

[celado.livejournal.com]

Оригинал взят у celado в Электромобили и “пик нефти”. Истина в модели - 3

Мы продолжаем аналитическое путешествие в будущее в рамках концепции "мира на пике": когда нефть уйдёт на покой? Чтобы говорить о столь далёком будущем имеет смысл обратиться уже к тому как происходят системные переходы и распространения инноваций.

Скорость распространения инноваций

В фильме “Матрица” есть эпизод, где Морфеус философствует о том, что виртуальный мир подчиняется собственным законам, кардинально отличающимся от законов реального мира. И сегодня это видно как никогда: в цифровом мире концепции и продукты расцветают и умирают за считанные годы, иногда дни. Например, дневная аудитория игры “Pokemon Go” за две недели достигла половины уровня твиттера, Фейсбук за пять лет охватил 10% мирового населения, а компания Майкрософт силой перевела сотню миллионов пользователей c Windows 7 на Windows 10 изменив механизмы обновления. Вследствие этого создаётся ложное впечатление, что быстр и весь остальной мир - со дня на день планета заполнится электромобилями, солнечными панелями и биткоинами.

Но распространение концепций и объектов по реальному, физическому миру сопряжено со значительными затратами ресурсов - энергетическими, материальными, финансовыми. Материальные ценности не поддаются копипасте, а ждать посылки из Китая приходится неделями, в отличие от электронной почты. Скорость проникновения персональных автомобилей в общество была черезвычайно медленной - каждый десятый землянин обзавёлся автомобилем только спустя 65 лет после начала его промышленного производства. Мобильным телефонам на это потребовалось 20 лет и по меркам реального мира это сверхбыстрое исключение из правил - возможно, дело в небольшом размере и цене каждого устройства, а так же в наличии убийственных преимуществ над стационарным телефоном.

Раз уж мы говорим об энергии и нефти, то уместно упомянуть солнечную энергетику: в 1982 году появилась электростанция на солнечных батареях мощностью 1 мегаватт, 2000 год принёс отметку в 1 гигаватт суммарно для всех станций. К 2016 году солнечная энергетика у всех на слуху, но занимает непропорционально мало - 1,3% от мирового производства электроэнергии и 0,5% от производства всей первичной энергии при помощи 295 гигаватт. Или такой пример: мало кто знает, но однажды электромобили занимали 30% от всего парка автомобилей и было это в 1900 году в США. Следующая веха это аж 1990-е, когда General Motors, Toyota и т.д. произвели для американского рынка несколько тысяч электромобилей, но проекты были признаны неуспешными. Tesla выпустила свою первую модель электромобиля в 2008 году, в 2016 продажи компании составили 84 тысячи штук.

Отсекая электромобили начала века можно сказать, что десятилетия позади и до победного конца десятилетия впереди: в 2016 было произведено 466 тысяч электромобилей (без учёта гибридов) против почти сотни миллионов транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) - разница в 200 раз. Во-вторых, в отличие от “быстрых” мобильных телефонов, у электромобилей отсутствуют киллер-фичи - принципиальные преимущества перед обычными машинами. На данный момент скорее даже наоборот.

Мораль: реальный мир, в противовес виртуальному, очень инерционен и инновации распространяются по обществу десятилетиями. Не следует повторять ошибок предыдущих поколений и заявлять что через пару лет всё перевернётся с ног на голову. Реальный мир так не работает и подчиняется собственным неповоротливым законам.

Потребление нефти: устойчивый рост на протяжении 30 лет

В будущем переходе с нефтянки и ДВС на электроэнергию и электромобили можно выделить пару ключевых моментов. Это “пик нефти”, когда будет пройден максимум добычи и спроса, и кратное снижение потребления нефти, которое будет означать свершившийся переход. Нефтехимическая и другая промышленность, авиация, морской, грузовой транспорт и т.п. не дадут сильно снизиться спросу, поэтому в перспективе двух десятков лет нас ждёт только “пик нефти”. Причём, текущая ситуация в нефтянке и запасы нефти говорят, что “пик” будет связан не с ограничениями добычи, а со снижением потребления.

Вот как выглядит структура потребления нефти в динамике:

Что стоит подметить: НЕтранспортное потребление нефти (серым цветом на графике) по сути стагнирует на протяжении 30 лет, революций там не намечается. Скорее даже наоборот и дешёвая нефть сейчас стимулирует этот сектор. А вот над растущим сектором пассажирских машин навис риск распространения электромобилей и все разговоры о “пике нефти” логично свести именно к нему. Потребление транспортного сектора растёт линейно на протяжении 30 лет, соответственно чтобы сделать “пик” нужно переломить этот рост. В среднем он составляет 1,1-1,2 миллиона баррелей в сутки (МБ/д) ежегодно, а в последние несколько лет благодаря низким ценам рост спроса на нефть даже ускорился.

И ещё удивительный факт: на графике не видно следов роста эффективности двигателя внутреннего сгорания, которым часто пытаются объяснить будущее снижение потребления нефти. Причина проста: парк машин растёт гораздо быстрее эффективности, экспоненциально. Во-вторых, увеличивается и средний годовой пробег машины. Соотношение можно наглядно отобразить на графике:

С одной стороны трёхкратное увеличение автопарка, с другой - небольшое сокращение годового потребления нефтепродуктов на машину

Арифметика “пика нефти”

Выше можно увидеть, что потребление нефти пассажирскими автомобилями растёт и немало, в среднем на 0,5 МБ/д в год. Оно и понятно - в год производят десятки миллионов машин, за 2016 год 69,5 млн. Но не всё производство де-факто обеспечивает этот рост потребления, так как часть машин выходит из эксплуатации и их нужно заменять новыми. При этом новые машины потребляют меньше топлива и две вышедшие из эксплуатации эквивалентны по потреблению примерно трём новым. Учитывая замену старым машинам и рост эффективности можно разбить производство на такие составляющие:

Сумма полей составляет годовое производство

Соответственно, из 69,5 млн производства машин только 25,5 млн ответственны за прирост потребления нефти. И для остановки этого роста их нужно заменить производством электромобилей. Годовое производство бОльшего количества электромобилей приведёт к сокращению потребления нефти этим сектором.

Но транспорт это не только легковушки. Мировой пассажиро- и грузооборот растёт вместе с экономикой, поэтому рост потребления продолжается и в авиационном, морском и грузовом транспорте. Самолёты будут ещё очень долго летать на керосине; морской транспорт, в теории, может перейти на сжиженный природный газ, но прогресса пока нет и не планируется. Грузовой автотранспорт отстаёт в электрификации минимум на десять лет и до 2030 не успеет значимо повлиять. Так что в мире есть и другие сектора, которые обеспечивают и будут обеспечивать рост потребления нефти. Суммарный рост потребления этих трёх секторов около 0.65 МБ/д в год, а значит для его нивелирования потребуются дополнительные 31 миллион электромобилей. Итого - 56 млн. Конечно, цифры условны, но основная цель это понять ситуацию хотя бы в общих чертах.

При этом парк автотранспорта увеличивается по экспоненте, а значит со временем будет требоваться всё больше электромобилей для “пика нефти”. Во-вторых, электромобили тоже со временем выбывают из автопарка и их нужно заменять новыми. Поэтому “пик нефти” убегает от электромобилей:

Достижение производством жёлтой линии приведёт к “пику нефти”

Пока производство электромобилей развивается относительно медленно - по кубической параболе, и в обозримом будущем достичь необходимого для “пика нефти” производства не получится. Но при совпадении ряда факторов в будущем рост может ускориться и перейти на экспоненту. Например, объединение концепций электромобиля и автопилота может существенно снизить стоимость услуг городского такси. Или произойдёт прорыв в аккумуляторных батареях и у электромобилей наконец-то появится киллер-фича по цене, дальности хода и так далее. Ну или другие сектора потребления нефти начнут снижаться, чего исключать нельзя.

Ничего удивительного в том, что для “пика нефти” требуется такое заоблачное производство электромобилей. Мировое производство автотранспорта с двигателем внутреннего сгорания скоро перевалит за сотню миллионов, а парк автомобилей за полтора миллиарда. Миллионом или даже десятком миллионов электромобилей, очевидно, не отделаться.

Взгляд со стороны: МВФ и “Блумберг”

В качестве проверки на адекватность следует сравнить наши результаты с авторитетными организациями. Например, Международный Валютный Фонд недавно попробовал оценить потребление нефти в долгосрочной перспективе, наложив текущие тренды на пару исторических аналогий: переход с лошадиной тяги к автомобилям и динамику производства автомобилей в начале 20 века. В сверхоптимистичном для электромобилей сценарии “пик нефти” происходит около 2027 года, а в 2040 году спрос на нефть будет меньше текущего на 30%. Однако сценарий предполагает 200-кратный рост парка электромобилей за 10 лет, что делает данную историческую аналогию неподходящей. В более адекватном сценарии нефть “пикает” в 2030-х и в 2040 году спрос лишь на 4% ниже текущего уровня.

По мнению энергетического подразделения агентства “Блумберг” вклад электромобилей в замещение потребления нефти тоже небольшой - весь парк электромобилей (а не производство отдельного года) с учётом плагин-гибридов в 2016 году заместил 0,017 МБ/д потребления нефти. Относительно среднегодового роста спроса на нефть (1,2 МБ/д), а тем более всего потребления нефти (96 МБ/д) - ничтожная цифра.

Заодно упомянем предыдущую статью по теме “нефть vs электромобили”, где мы использовали другую методологию, но получили схожий результат: пик в 2030-х при парке в несколько сотен миллионов электромобилей.

Оставлять ли нефть внукам?

Упорядочив вышесказанное, наиболее вероятно, что “пик нефти” произойдёт где-то в 2030-х. Это безумно далеко, если вы живёте для себя и сегодняшним днём, но совсем рядом, если мыслить масштабом нации и государства. Снижение спроса на нефть позволит во многом обходиться старыми месторождениями без разведки и разработки новых, что снизит себестоимость добычи и, соответственно, мировые цены.

Добыча и экспорт нефти как основа российской экономики давно подвергается критике под предлогом оставить ценный и невозобновляемый ресурс детям и внукам. Но из-за “пика нефти” и электромобилей нефть будет ценна не более пары-тройки десятилетий. А далее уже неизвестно будет ли вообще выгодно её экспортировать после добычи в далёком Северном Ледовитом Океане, так как дешёвые месторождения Западной и Восточной Сибири будут прилично исчерпаны к этому времени. Поэтому стратегия оставить нефть “на потом” неверна - её нужно добывать прямо сейчас, пока в этом есть смысл. Далее вкладывать прибыль во что-то полезное и для получения положительно-обратной связи. И главное, нет никаких гарантий что без экспорта нефтегаза получится лучше - за примерами по бывшему СССР далеко ходить не надо. Учитывая, что даже дешёвой нефти у нас гораздо больше чем на 20 лет, стоит поторопиться, а россияне конца ХХI века нефть как подарок от своих предков могут и не оценить.

Существует мнение, что нефть это проклятье России, из-за которого страна не смогла развить более высокотехнологичные отрасли и в рамках такой гипотезы дальнейшие старания увеличить добычу и экспорт пойдут только во вред. На самом деле одно другому не мешает и в мире достаточно развитых стран со схожим уровнем проникновения добычи полезных ископаемых в экономику - Норвегия, Австралия, Канада.

Может появиться желание оставить нефть внукам из собственных стратегических интересов - на авиацию и так далее. Однако, в этом случае потребление будет невелико и с ним справятся старые для того времени месторождения. Во-вторых, нефть можно получать из газа, которого у нас ещё лет на сто и из угля, которого на двести. И в третьих, из воздуха и воды - из первого брать углерод, из второго водород. Процессы из газа и угля давно отработаны, а из воздуха и воды пока только уровень лабораторных экспериментов и окупаемость при паре-тройке сотен долларов за бочку нефти.

Как “пик нефти” перекроит мир - вопрос дискуссионный. Тем не менее, нефть по-прежнему будет требоваться в огромных количествах, пусть потребление и будет снижаться. Во-вторых, не менее сложная задачка заменить природный газ, так что придётся ещё долго следить за соревнованиями источников энергии в этой затянувшейся углеводородной эпохе.

Comments

[chapai67.livejournal.com]

иными словами оно зависит не от месторождения а от внешних условий.
ибо, для того же месторождения скажем 500 лет назад EROI было иным. Так?

эрго - это формула не определяет толком (точнее только на данный узкий момент) эффективность использования (добычи) месторождения.
И если мы возжелаем сырья (для синтеза не энерго-продуктов) ситуация опять поменяется.


upd.поглядел, оказывается все это может вообще волевым решением меняться. Barrel of oil equivalent просто определяется IRS, то есть налоговой конторой.

[kspshnik.livejournal.com]

Зависит от пары "геология/геофизика месторождения"/"доступные технологии извлечения" %)

500 лет назад - да. Это функция не времени, конечно, а доступных технологий :) Также как КПД у двигателей Папена и Ванкеля будут драматически различны, хотя оба суть тепловые машины :)


К сырью оно неприменимо - там подход другой будет. Рентабельность любой разработки вообще определяется как "netback конечного передела"/"затраты на разработку", это отсюда плясать надо.
А EROI - это КПД добычи энергии :)

[chapai67.livejournal.com]

>Зависит от пары "геология/геофизика месторождения"/"доступные технологии извлечения" %)

Очевидно "геология/геофизика месторождения" имеет крайне малое значение. Если вообще.
Точнее формула "сёдня мы считаем что можем сжечь и получить то то"/ "cёдня мы полагаем что должны затратить столько то".

Причем первое определяется усреднением налоговой конторы данных разных сжигателей, второе - надо полагать, пересчет затрат добывателей, или опять чем то обобщенным от балды.

>Также как КПД у двигателей Папена и Ванкеля будут драматически различны, хотя оба суть тепловые машины :)
КПД каждого как раз не разнится по времени, можно пересчитать на новый лад, перемерив точней. Если двигатели не менять. Сколько крутили столько и крутят. И через сто лет будет то же самое.
Тут физика.

> Рентабельность любой разработки вообще определяется как "netback конечного передела"/"затраты на разработку",

А тут, экономика, по сути.

>А EROI - это КПД добычи энергии :)
КПД от времени (и бабла) не зависит. :-)

[kspshnik.livejournal.com]

КПД тепловой машины не зависит от типа тепловой машины? :)

А EROI от бабла не зависит, как Вам уже говорили.

[chapai67.livejournal.com]

У одной и той же? от износа разве.

[kspshnik.livejournal.com]

От тепловой машины.

[chapai67.livejournal.com]

а с этим кто то спорил или типо возражал? читаем комменты внимательно.

[kspshnik.livejournal.com]

Различные технологии извлечения == различные типы тепловых машин.

EROI фактически зависит от того к какому типу резервуара, к какой геологии/литологии применяются какие технологии и методы добычи :)

[chapai67.livejournal.com]

у вас намешано. КПД это одно.
технологии извлечения к тепловых машиным отношения не имеют.
Технологии извлечения разумеется влияют на формулу.
геология - в данной формуле не представлена.

[kspshnik.livejournal.com]

Тепловые машины - это аналогия, если что :)
Двигатели Папена, Дизеля и Винкеля - все тепловые машины, также как наклонно-направленное бурение, обратная закачка газа и гидроразрыв пласта - методы извлечения. КПД у них разный.
Геология в данной формуле представлена: эффективность того или иного метода извлечения впрямую зависит от геологического строения и свойств коллектора. Аналогично КПД тепловой машины зависит от вида топлива, а некоторые виды топлива к некоторым видам тепловых машин неприменимы, также как некоторые методы извлечения к некоторым коллекторам %)

[chapai67.livejournal.com]

>это аналогия, если что :)
негодная, с инженерной точки зрения, аналогия. Здесь же не форум любителей котят. :-)

>эффективность того или иного метода извлечения впрямую зависит от геологического строения
это пофиг от чего зависит. зависимости косвенные и условные.

объясняю. скажем научились сжигать эффективней или IRS пересчитала - числитель поменялся.
Научились добывать эффективней,с меньшим затратами - скажем насосы-бурильные установки-система доставки стали менее затратны - знаменатель поменялся.
Или вдруг доставка (а она наверняка входит, не только же до поверхности считаюта небось до терминала какого) стала попросту возможной не на верблюдах а трубой. Или требования природохраны.

то есть формула меняется безо всякой геологии.

То что вы хотите сказать - в текущих условиях, при нонешних методах добычи косвенно влияет на оценку. Ну так много чего влияет. Впрямую в формуле геологии нет. Есть энергозатраты и энергоэффективность.
А кто там внизу - дело десятое. Можно придумать ситуацию, когда внизу все просто -а энергозатраты на добычу крайне великииз за логистики, к примеру или условий окружающей среды или даже требований законодетальства.










.

[kspshnik.livejournal.com]

И это влияет.

Но неправильный выбор метода разработки влияет гораздо сильнее :)

[chapai67.livejournal.com]

если подумать это вообще фигня.
как мы видим из новостей - недоброе слово начальника и полет десятка калибров-томагавков влияют сильней.
раз - и становится энергетически невыгодно. :-)
строить бетонный щит и бурить из подземелий куда как накладно, даже если внизу простой песок.


Как было сказано - последнее дело запивать шашлык лимонадом.

[kspshnik.livejournal.com]

И какое это всё имеет отношение к EROI, кроме попытки съезда с темы?

[kspshnik.livejournal.com]

На современном уровне технологии не все могут быть полезны.

Для того, чтобы быть полезным, месторождение должно "проходить" и по финансовой, и по экологической рентабельности одновременно.

[chapai67.livejournal.com]

и еще 100500 факторов.... Речь о будущем в котором все технологии из говна конфетку, улучшаются а потребность растет.
И?

[kspshnik.livejournal.com]

Речь о текущем состоянии технологий.
Фантастика на третьей полке.

[chapai67.livejournal.com]

в текушем мы имеем шальной газ и нефть уже подешевке. и переработки урановых отвалов.
заодно имеем положительную эффективность добычи угля, она опять профитабл, и улучшенные технологии по сжиганию и пониженным выбросом.

Точно так же как Тошиба и еще кто то строит в Калифорнии офигенно эффективную газовую электростанцию у которой выхлом вода да сжиженный углекислый газ, как раз для шальных применений.

Еше втихаря замотали того парня который предлагал топливные элементы на шазу и каком то особом песке -даже отгрохал гуглу юэкап батареи на этом принципе , но потом молчок.

Ну и Калифорния распихивает солнечную энергию по соседним штатам, ибо её слишком много.

Еще внезапно научились добывать нефть из мелких месторождений каким то компактными фиговинами, причем публика это делает чуть ли не на заднем дворе. И как то собирают это в кучу, подобно молоку с фермеров. Даже при 50 за баррель эффективно.

Ну и так далее. Все сегодняшний день.

[http://users.livejournal.com/__alex_loki_/]

ну можно и смерть законодательно запретить , но статус персонального бессмертия от этого не изменится . :)
для сырьевых месторождений применяется термин "энергоёмкость" - количество энергии затраченное на добычу , обогащение и извлечение на тонну(чаще килотонну) продукции .
раньше обогащение почти не использовалось , поэтому например месторождения железа с содержанием менее 60% месторождениями не считались .
откуда основной вывод - цивилизация требует всё больше и больше энергии что бы хотя бы оставаться на прежнем месте , хотя и сейчас есть большие проблемы с уровнем жизни у большинства населения земли .

[chapai67.livejournal.com]

подробности формул уже обсуждены. Эта формула основана на мнении налоговой конторы а не на абсолютной физике. Завтра у IRS будет родимчик - и все поменяется. :-)

>откуда основной вывод - цивилизация требует всё больше и больше энергии
из чего такой вывод?

>хотя и сейчас есть большие проблемы с уровнем жизни у большинства населения земли .
Нет никаких проблем с уровнем жизни.
Проблемы если и есть - то в центрах цивилизации, а следовательно у меньшинства населения земли.

[http://users.livejournal.com/__alex_loki_/]

мнение налоговой конторы никого не колышат .

затраты на извлечение не меняются , а вот затраты на обогащение и на добычу растут .
чем более низкий процент искомого вещества в руде тем больше расходы на обогащение и больше пустой породы на единицу продукции надо добыть руды из карьера или шахты .

расскажите об этом африканцам , собирающим коровью мочу что бы пить .
если саудиты , катарцы , жители ОАЭ , жители кувейта и прочие товарищи перестанут тратить часть нефти на опреснение морской воды , то они тоже начнут собирать мочу для питья .

[chapai67.livejournal.com]

>мнение налоговой конторы никого не колышат .
они определяют энергетический эквивалент бочки нефти. то бишь числительное.
Ну так, для справки.

>затраты на извлечение не меняются ,
маловероятно.

> и на добычу растут .
что такое добыча в отрыве от извлечения?

> собирающим коровью мочу что бы пить .
Какие проблемы собрать ведро мочи? подставил ведро и жди.
А вот заработать на дом в силиконовой долине - это проблема

>то они тоже начнут собирать мочу для питья .
врядли. потому что моче сначала надо побыть пресной водой.

[http://users.livejournal.com/__alex_loki_/]

мало ли что они определяют . к экономике это не имеет никакого отношения .
так , для справки . )

законы физики и химии по боку ? :)

корова знаете ли ходит . да и пить мочу... уж лучше вы , а я , как и большинство людей , предпочитаю чистую воду .

ага , кретинизм американской долларовой пирамиды .

в африке она тоже была водой . просто воду предпочитают давать корове , так как корова дороже нескольких детей . очевидно что когда кончится нефть в заливе , население сопредельных стран начнёт просто вымирать .
Большие Арабские Вымираты .

[chapai67.livejournal.com]

>мало ли что они определяют .
а кто определяет - мировая закулиса? В других странах - их аналог, а то это самое и используют.

>, а я , как и большинство людей ,
чорт его знает. был у меня приятель - так он практиковал уринотерапию. Считал что даже полезно.
может и неграм в африке полезно, если они джаву и оракл выучить не хотят, а хотят мочу собирать.
Впрочем - я знаю толковых из африки, коие для себя это проблему поменяли на описанную более сложную.

>, кретинизм американской долларовой пирамиды .
>Большие Арабские Вымираты .

вы явно бредите. похоже что водой все же ошиблись. Ну, или добавляют чего.

далее я пас.