How’s Energy doing?/1 - Big questions and two simple charts (to start with).

 (traduzione in italiano in fondo all'articolo)

How can we abandon coal, oil, and gas? Is it a realistic goal? How long will it take? How much will it cost? How renewable are “renewable” sources, really? Do they work? How much of those do we need?

These questions appear simple. However, the answers are rather complex. Everything is complex when you are 7 billion people.

We can start to address these questions based on two guiding ideas:

1)      Humanity depends excessively on energy produced burning fossil fuels.

2)      The reason why this dependence is toxic is the following: intensive coal and hydrocarbons burning causes pollution, global warming, and destruction of natural resources at an unsustainable rate.

These two points have so far been proven by countless studies and scientific papers and they are not discussed here.

If you are reading this and you disagree with these base ideas, maybe the information we will review will help you updating your knowledge. Or maybe this is simply not your cup of tea.

So, how do we “decarbonize”?

I guess we need to start looking at the facts. How much energy we use, and which kind of energy?

First chart: how much energy. Here’s a chart showing how energy consumption has evolved in 40 years around the world. The data source is the EIA (the US Energy Information Administration).

Instead of a single curve with the world consumption, they have split the energy consumption by continents (their database also shows country by country figures).

The overall figure (presented in Quads, which are equivalent to 10¹⁵ BTUs) shows that, in 40 years, global energy consumption has grown constantly and, by now, doubled. It only dropped twice: in the period 1991-1992, during the collapse of the soviet system, and in 2009, during the global financial crisis. What is happening now, with Covid-19, will certainly be the third drop, but the 2020 data are not available yet, of course.

Today we are just short of 600 Quads of global, yearly energy usage. Corresponding to 130 thousand TWh (Terawatt hour) per year, if you are more comfortable with the metric system (It’s still too big a number to appreciate anyway).

If we look at the overall continental trends, we see a clear one: most continents or regions show, over time, a stable, progressively growing energy consumption, with some exceptions:

Eurasia (Russia plus Caucasus and central Asia): due to the mentioned collapse of the communist political system.

Asia, or, mainly, China and India, with a rather steep growth. The double-digit yearly growth these two economies had in the past twenty years feeds off large amounts of energy. Mostly coal, at least in the first part, being abundant and cheap. We will see in the next chart what happened when the Chinese government realized that it was becoming impossible to breathe, in their fast-growing cities.

Europe and north America are the slowest-growing energy users. Not surprisingly, since these regions were already strongly developed before 1980.

So now that we have an idea, or a confirmation on how much energy we use, let’s have a look at which sources it is coming from.

The chart below shows the global energy consumption in the past 50 years, broken down by the main sources of energy.

The chart is available online in a BP paper from 2019: BP energy review 2019 .

It is another simple chart which shows two main things:

Fossil fuels are still dominant. Despite progress, much in the same way the XX century was actually the century of coal (and the XIX century was dominated by burning wood), this new century, so far, has been the century of oil, and will be for a while.

Look at the relative size. We can appreciate how minor is, globally, the contribution of nuclear and renewables.

We should also note that the overall amount of gas and oil that we are extracting, as a species, is quantitatively growing every year, despite the remarkable progress in renewable energy installation.

Two further details:

Oil: within the general growth trend, there are two “slumps” in the curve, both related to geopolitical issues. The first is the oil embargo organized by the OPEC countries in 73-74. The second, in 1978, was caused by the Iranian revolution.  

Coal: the acceleration seen from the early 2000’ is largely due to China’s economic explosion. Similarly, the drop in recent years is related to China’s government curbing production and shutting down power stations, with a partial conversion to wind and solar.

So, just to wrap up this first overview, I will try to make everybody happy.

First, the oil patch. It looks like if the renewable sources are to take over from hydrocarbons, it’s going to take time. Decades, at best. Covid economy is the main problem for the industry, not the renewables.

Second, the green energy industry. I have been following its growth for a good 15 years. Back then, in 2005, it barely showed in the stats. In fact, removing nuclear and hydro from the green energy account, anything else was in the zero-point-something realm. But in 15 years the energy produced and consumed from wind and solar has reached at least 7% of the global output. It is a phenomenal growth rate. I could show that with a pie chart, but who needs another pie chart? And investments are going in that direction. So keep it up, guys.

So everyone should be happy. Except of course many of us are stuck at home, many have lost their jobs, and a lot of things will never be the same anymore.

A change in the source of energy, although necessary, will not be sufficient to manage this transformation. Something deeper will need to take place.

Come sta l’energia?

Grandi domande e due grafici facili (per cominciare).

Come possiamo abbandonare carbone, petrolio e gas? E’ un progetto realistico? Quanto tempo ci vorrà? Quanto costerà? E poi le energie rinnovabili lo sono davvero? E funzionano? Quante ne servono?

Queste domande sono semplici. Sono le risposte che sono complesse. Tutto è complesso quando sei in sette miliardi di persone.

Possiamo cominciare a occuparci di queste domande partendo da due idee di base:

1)      L’umanità dipende eccessivamente da energia ottenuta bruciando combustibili fossili.

2)      La ragione per cui questa dipendenza è tossica è la seguente: la combustione intensiva di carbone causa inquinamento atmosferico, riscaldamento globale e distruzione delle risorse naturali a un ritmo insostenibile.

Questi due punti sono stati fino ad oggi confermati da innumerevoli studi e articoli scientifici, e non sono in discussione qui.

Se state leggendo e non siete d’accordo con queste idee di base, forse le informazioni che forniremo vi serviranno da aggiornamento. O forse, semplicemente, questo non è un articolo che vi può interessare.

Quindi: come si “decarbonizza”?

Direi di iniziare a guardare ai fatti. Quanta energia utilizziamo, e che tipo di energia?

Primo grafico: ecco come il consumo di energia è evoluto nei passati 40 anni nel mondo. La fonte di questi dati è la EIA (the US Energy Information Administration).

Invece di una singola curva con il consumo energetico mondiale, hanno suddiviso i consumi per continenti (nella loro database ci sono anche i consumi dei singoli paesi).

(primo grafico)

I dati (l’unità di misura è il Quad che sono 100 mila miliardi di BTU – British Thermal Unit) mostrano che in 40 anni il consumo di energia globale è cresciuto costantemente e oggi è il doppio del 1980.

In realtà in due occasioni è diminuito: nel periodo 1991-92, con il collasso del sistema sovietico, e nel 2009, quando è scoppiata la bolla finanziaria. Quello che sta accadendo oggi, con il Covid-19, causerà una terza crisi, ma non sono ancora a disposizioni i dati 2020 naturalmente.

Oggi si utilizzano poco meno di 600 Quad all’anno, nel mondo. Il che corrisponde a 130 mila Terawattora all’anno, se preferiamo il sistema metrico (è comunque un numero troppo grande per poterlo apprezzare).

Se guardiamo ai trend dei vari continenti ne vediamo uno dominante: la maggior parte delle regioni mostra un consumo in crescita, progressiva e stabile, con alcune eccezioni:

 Eurasia (ovvero Russia, Caucaso e Asia Centrale): a causa del collasso del sistema sovietico menzionato prima.

Asia, o meglio, Cina e India soprattutto, che mostrano una crescita più rapida. Per anni hanno avuto tassi di crescita superiori al 10%, una crescita che si nutre di energia. Soprattutto dal carbone, almeno all’inizio, essendo disponibile in grandi quantità ed economico. Vedremo poi nel prossimo grafico cosa è successo quando il governo cinese si accorse che era diventato impossibile respirare nelle loro grandi città che crescevano furiosamente.

Europa e America sono quelle che crescono più lentamente. Ciò non sorprende dato che queste regioni erano già ampiamente sviluppate prima del 1980.

Quindi, or anche abbiamo un’idea, o una conferma di quanta energia usiamo, diamo un’occhiata alle principali fonti.

Il grafico sottostante mostra il consumo globale di energia negli ultimi 50 anni, diviso per tipo di fonte energetica.

(secondo grafico)

Questo grafico è preso da un documento online di BP pubblicato nel 2019: BP energy review 2019 .

E’ piuttosto semplice e mostra soprattutto due cose:

La prima è che I combustibili fossili sono ancora dominanti. Nonostante i progressi, più o meno nello stesso modo in cui il XX secolo è stato in realtà il secolo del carbone (e il  XIX secolo quello della legna come combustibile) il nuovo secolo è stato fino ad ora il secolo del petrolio, e continuerà ad esserlo per un pezzo.

Confrontate le curve. Possiamo capire quanto limitato sia il contributo di nucleare e rinnovabili.

Va notato anche che la quantità totale di gas e petrolio che stiamo consumando aumenta tutti gli anni, nonostante i notevoli progressi nella installazione di fonti di energia rinnovabili.

Altri due dettagli:

Il petrolio: nel trend generale che cresce vediamo due “gradini” in discesa, ambedue legati a problemi geopolitici. Il primo è l’embargo petrolifero dei paesi dell’OPEC nel ’73-’74. L’altro, nel 1978, fu causato dalla rivoluzione in Iran.

Il carbone: l’accelerazione che vediamo nei primi anni 2000 è in larga parte legata alla esplosione economica della Cina. Nello stesso modo, la decrescita in anni recenti è dovuta al governo cinese che ha tagliato la produzione, chiuso centrali, scegliendo una parziale conversione al solare e all’eolico.

Quindi, per riassumere questa prima panoramica, tutti dovrebbero essere contenti.

Per primi, i petrolieri: sembrerebbe che il giorno in cui e rinnovabili sostituiranno il petrolio sia ancora lontano. Decenni, come minimo. Il problema principale dell’industria petrolifera oggi è il Covid-19, non la concorrenza delle rinnovabili.  

Poi, l’industria della “green energy”: ho seguito la sua crescita negli ultimi 15 anni. Nel 2005 faceva fatica a comparire nelle statistiche. Infatti, se rimuoviamo nucleare e idroelettrico, tutto il resto messo insieme era nella zona dello zero virgola. Ma in 15 anni l’energia prodotta dal settore rinnovabile è arrivata al 7% della produzione mondiale di energia. Si tratta di una crescita fenomenale. Potrei mostrarla in un diagramma a torta, ma davvero vogliamo usare ancora i diagrammi a torta? E comunque gli investimenti vanno in quella direzione. Qunidi andate avanti così, ragazzi.

Quindi tutti contenti no? Beh, no. Molti di noi sono chiusi in casa, milioni hanno perso il lavoro, e molte cose non torneranno più come prima.

Un cambio nelle fonti di energia è necessario, ma non sarà sufficiente a gestire la trasformazione necessaria. Qualcosa di molto più profondo dovrà cambiare.