Energio — la tutmonda problemo
La energio-krizo kiel stimulo
de la scienca kaj teknika progreso

D-ro Endre DUDICH, K.Sc.

Pri la tutmonda energio-krizo oni paroladas (kaj skribadas) ek de la jaro 1974.

Tamen la problemaro mem estas multe pli aĝa.

Ne estas do mirinde, ke en 1979 OUN (Organizo de la Unuiĝintaj Nacioj) kunvokis simpozion pri la estonto de karbo, kaj en 1981 pri la ne-tradiciaj kaj renoveblaj specoj de energio. Nuntempe sur la Terglobo vivas trioble pli da homoj, ol komence de nia jarcento. La homaro nun bezonas (kaj fakte foruzas) dudekoble pli da energio ol en 1901. Sekve, la konsumo de energio kreskis preskaŭ sep-oble pli rapide, ol la loĝantaro!

Ĝis la fino de nia jarcento (kaj jarmilo), laŭ la (pli-malpli) sciencaj antaŭdiroj

Sxangxigxo de bezono (produkto) kaj proporcioj tutmondaj de energio

Videblas, ke oni antaŭvidas malkreskon de la rolo de nafto kaj tergaso dum la sekvonta jarcento. Sed ĝis tiam daŭros la kresko de produktado (do, foruzo) de ĉiuj tri “tradiciaj” enrgio-specoj (karbo, nafto kaj tergaso).

Krome oni supozas tre abruptan kreskon de nuklea energio-produktado. Eĉ estas supozite, ke post la jaro 2025 jam pli ol duono de la tutaĵo estos atoma energio.

Tio signifus fundamentan ŝanĝigon, ĉar nun la proporcioj estas tute aliaj. Tutmonde, la rolo de nuklea energio estas praktike preskaŭ neglektebla. (Sed en kelkaj industrie evoluintaj landoj jam estas relative graveta).

Tab.1:

Energio-enhavo, esprimita en “konvenciaj hejtaĵaj unuoj” ( = k.h.u.)

1 tuno da brunkarbo (lignito)

0.36 k.h.u.

1 tuno da ŝtonkarbo

1.00 k.h.u.

103 m3 da tergaso

1.33 k.h.u.

1 tuno da nafto (kruda petrolo)

1.47 k.h.u.

1 tuno da urani-oksido:

 

- pere de malrapidaj neŭtronoj

15 000.00 k.h.u.

- pere de rapidaj neŭtronoj

1 190 000.00 k.h.u.

Tab.2.:

Tutmonda produktado de fosiliaj energiaĵoj, 1901-2000

Energiaĵo:

1901-20

1021-40

1941-60

1961-80

1981-2000

Karbo (109 t)

22

26

36

58

78

Tergaso (1012 m3)

0,1

1

5

21

35

Nafto (109 t)

1

3

12

44

63

Uranio (103 t)

-

-

144

497

?

La samo en konvenciaj hejtaĵaj unuoj x 109:

Karbo

22

26

36

58

78

Tergaso

0,13

1,33

6,65

21,93

46,55

Nafto

1,47

4,41

17,64

64,68

92,60

Uranio (malrapida)

-

-

2,29

7,90

?

(rapida)

-

-

171,36*

591,43*

?

* = teoriaj ciferoj ĉar oni utiligis nek malrapide, nek rapide la tuton de la uranioksido produktita

Tab.3.:

Proporcioj kaj prezoj de la tutmonda energio-produktado, 1979

Energiaĵo:
Procento
Kvanto
Kosto USD 109
Karbo
ĉ. 30
3,0.109 t
201,0
Tergaso
ĉ. 20
1,5x1012 m2
185,4
Nafto
ĉ. 46
3,1.109 t
731,3
Ceteraĵoj
ĉ. 4
?
?

Du ciferoj sufiĉas por montri la malegalecon rilate al produktado kaj konsumado.

La disvolviĝantaj landoj produktas 33 procentojn, sed konsumas nur 10 procentojn de la ĉiujara tutmonda energio. Se la nuna tendenco daŭros, ili produktos ĉiam pli kaj konsumos (relative) ĉiam malpli.

Tiuj faktoroj nepre havos gravegajn konsekvencojn. Pri tiuj, kaj pri la strategio de OPEL (precipe de la arabaj landoj), pri la konfrontiĝo “Nordo-Sudo”, en 1980 aperigis tre interesan libron la franca J.J. SERVAN-SCHREIBER (“La tutmonda defio”, Le défi mondial).

Elkalkuli la tutmondajn rezervojn de mineralaj krudaĵoj estas malfacilega tasko. Tamen oni ĉiujare klopodas fari tion. Ĉi-okaze oni distingas la rezervojn “esploritajn aŭ pruvitajn” kaj la rezervojn “perspektivajn aŭ espereblajn” (la terminologio varias, sed la esenco sama).

La rezervoj esploritaj estas pruvitaj pere de faktoj: rezultoj de drilado, minejaj laboroj, laboratoriaj analizoj k.t.p. Do ili estas vere kalkuleblaj (kompreneble, je variaj niveloj de precizeco).

La rezervoj espereblaj estas hipotezaj, supozataj subaze de sciencaj (pleje geologiaj) konsideroj. Ili do estas nur “takseblaj” je variaj niveloj de verŝajneco. (Vidu sur la Tab. 4-6).

Tab.4.:

Tutmondaj rezervoj de fosiliaj energiaĵoj (1979-1980)

Rezervoj: pruvitaj: espereblaj: pruvitaj: espereblaj:

Karbo: 109 t

636

9488

636 k.h.u.

9488 k.h.u.

Tergaso: 1012 m3

77.7

156.5

103.3 k.h.u.

208,1 k.h.u.

Nafto 109 t

80.4

210.4

118.2 k.h.u.

309.3 k.h.u.

Tuto:

 

 

857.5

10 005.4

Kune:

   

 

10 862.9 k.h.u.

Tab.5.:

Antaŭvideblaj daŭroj de la rezervoj kalkulitaj laŭ la 1979-jara produkto:

Energiaĵo

rezervoj esploritaj:

rezervoj espereblaj:

Karbo

212

3163

Tergaso

52

104

Nafto

26 (!)

68

Tab.6.:

Antaŭvidebla daŭro de la tuto de fosiliaj energiaĵoj laŭ diversaj niveloj de foruzo

Nivelo de la jaro (laŭ Fig.1.)

1980 (13,109 k.h.u.)

770 jaroj

 

2000 (25,109 k.h.u.)

400

 

2020 (30,109 k.h.u.)

334

Okulfrapa estas tiu fifama cifero, kiu kaŭzis kvazaŭ panikon: se la nuntempa produktado restos, la nafto-rezervoj pruvitaj daŭros nur 26 jarojn.

La estonto de karbo ŝajnas esti multe pli hela: ĝi estas kaj restas ankoraŭ longtempe multege pli grava ol la nafto kaj tergaso kune!

La proporcio de rezervoj kaj foruzo estas nur unu el la aspektoj de la problemo. La alia estas financa: kiel ŝanĝiĝis la prezoj de energiloj dum la lastaj jaroj? (Fig.2, Tab.7)

Tab.7.:

Profundeco kaj kostoj de la nafto-esplora drilado en Sovetunio

Jaro:

1950:

1960:

1970:

1980:

1990:

Meza profundeco de bortruoj, metroj

1350

1930

2490

2800

3300

Kosto de 1 m de drilado, rubloj

< 100

117

243

399

> 600

plialtigxo de prezoj de la fosiliaj energiajxoj

La tutmondaj elspezoj atingas ververe astronomiajn ciferojn. Ne estas necese substreki, ke la prez-altiĝo premas pli severe la ekonomion de la malriĉaj landoj, ol tiun de la riĉaj.

Fosiliajn hejtaĵojn oni nepre bezonas. Tamen, karbo, nafto kaj tergaso ne estas nure hejtaĵoj. Ili estas ankaŭ krudaĵoj de la organika-kemia industrio, sen kiu la moderna vivo estas simple ne imagebla. Estas nepermesebla malŝparo, simple bruligi ilin.

Do oni serĉas, esploras ilin en ĉiam pli malfacilaj natur-kondiĉoj. Dudek procentoj de nafto kaj tergaso jam venas de-sub la maro (el la sedimento de la kontinenta selfo). Sur la kontinentoj, oni esploras forajn, klimate malfavorajn regionojn kiel la frostaj Alasko kaj Norda Siberio, aŭ la “verda infero” de la baseno de Amazono en Suda Ameriko. Krome, oni driladas ĉiam pli profundan kaj forkondukas la produktitan nafton kaj tergason en tubaro je distancoj de miloj da kilometroj.

Jen, senduba stimulo por trovi novajn teknikajn solvojn, ekz. la subteran gasigon de karbo, inventi novajn ilojn, eĉ novajn tipojn de energi-havaj krudaĵoj.

Oni postulas de la scienculoj, ke ili kiel eble plilarĝigu la perspektivojn, pligrandigu la eblecojn.

Vere, oni jam pruvis, ke nafto ekzisteblas en profundoj ĝis 5500 m. La plej profundaj sondaĵoj estas ĉirkaŭ 10.000-metraj. Sed ekzistas natura fizika-kemia limo (de premo kaj temperaturo), trans kiu ĉiu organikaĵo malkombiniĝas kaj la karbono transformiĝas je (neorganika) grafito.

Sekve, la rezervoj de karbo, nafto kaj tergaso en la terkrusto estas sendube limigitaj (Eĉ se oni konsideras ankaŭ la karbo-kuŝejojn kovritajn de la glaciaro de Antarkto).

Ne estas do mirinde, ke troviĝas malprofetoj, pesimismaj antaŭdirantoj. Ekz. D. MEDOUSA skribis libron pri “La baroj del' kresko” (The Limits of Growth), kiuj baldaŭ serioze bremsos, poste tute haltigos la demografian ktp. evoluon.

Ni resumu la situacion:

  1. Elĉerpiĝos, eĉ se nur post 100, 200 kaj 3500 jaroj, respektive, la nafto, tergaso kaj karbo.
  2. Intertempe ili fariĝos ĉiam pli multekostaj, ĉar ĉiam pli malfacile elmineblaj, sekve ĉiam malpli facile atingeblaj fare de la popoloj “malriĉaj”.
  3. Ili malpurigas, polucias la vivomedion (kaj la akvon, kaj la aeron).

Tiun lastan, tre gravan, tamen ofte neglektitan aspekton de la problemo bonege pritraktas kaj ilustras la filmo-serio fare (kunprodukte) de la Hungara Televido kaj UNDP, titolita “La vundita planedo” (The Injured Planet), kies eksperto estis prof. akademiano d-ro J. BALOGH. Nia planedo estas (praktike) fermita sistemo, kies ekologia ekvilibro estas tre delikata, facile detruebla.

La organikaj hejtaĵoj (precipe karbo) enhavas ankaŭ rarajn metalojn, ekz. V, Ge, Mo k.t.p., ĉiam pli bezonataj de la moderna industrio. Oni klopodas rekuperi ilin el la post-bruliga restaĵo. Sed intertempe oni liberigas multe da sulfuro malpuriganta la aeron kaj la precipitaĵojn.

Sin prezentas, kiel kvazaŭ memkomprenebla solvo, la atoma energio. Kial cerbumi? Ni konstruu pli da nukleaj energiocentroj, kaj instigu la inĝenierojn, plu inventadi.

La unua komerca reaktoro ekfunkciis en 1957. Unue oni konstruis reaktorojn funkciantajn helpe de t.n. malrapidaj (bremsitaj) neŭtronoj. La krudmaterialo estis la izotopo 235 de uranio. Por ĉi tiu celo, estis necese komplike kaj multekoste pliriĉigi la naturan uraniercon, konsistantan plejparte el la izotopo 238 de uranio.

Poste oni inventis procedon de la rapidaj neŭtronoj, transformantaj 238 U je plutonio, reaktore utiligebla. Tiamaniere iĝis uzebla praktike la tuto de uranio.

En la jaro 1981, en Usono estis funkciantaj 72 reaktoroj, konstruataj 85, ordonitaj 19. Samjare funkciis 166 reaktoroj en 21 aliaj landoj. Ekz. Francio planas en 1990 produkti 30% de la bezonata energio pere de atomaj reaktoroj.

Sed tri gravaj problemoj restas nesolvitaj:

  1. La reaktoroj malfunkcieblas, produktante danĝeran radiadon (ekz. en Three Mile Island, Usono, 1979).
  2. Kien forigi la daŭre radioaktivajn kromproduktaĵojn?
  3. La nukleaj procezoj estas uzeblaj ankaŭ por ne-pacaj celoj; la efika kontrolo pruvis sin tre malfacila kaj delikata afero.

Pro tio, en multaj landoj ekestis fortaj movadoj por malebligi la konstruon de atomaj reaktoroj.

Estas do logike kaj neeviteble, serĉi aliajn, “netradiciajn” fontojn de energio. La antikvaj grekaj filozofoj distingis kvar “elementojn”: la teron, la akvon, la aeron kaj la fajron.

Tab.8.:

   

Eblecoj (109 k.h.u.)

 

Akvo

riveroj

0,1

ĉiujare
  maroj

1.0

ĉiujare

  geotermo

2.0

ĉiujare

Tero

fosiliaj energiaĵoj

10.0

(tuto)
 

uranierco

?

 

Aero

ventoj

25.0

ĉiujare

Fajro

sunradiado

123.0

ĉiujare (multege)
 

nukleosintezo

?

 

La “tradiciaj” energio-fontoj apartenas al, kaj devenas el la tero. Sed kial utiligi nur la teron, eĉ tiom ne komplete, kaj la ceterajn tri ne?

Kial uzi nur la danĝerajn, malpurigajn, nerenoveblajn fontojn de energio, tute neglektante la sendanĝerajn, purajn, per si mem renoviĝantajn, kiuj do estas nek limigitaj, nek elĉerpeblaj?

Tio ne estas nova ideo. Scienculoj kaj inĝenieroj laboradas en tiu ĉi direkto jam ekde la tridekaj jaroj de nia jarcento. Fakte la “netradiciaj” energioj estas la plej tradiciaj, nur la metodoj de ilia utiligo estas (aŭ povas esti) novaj.

TERO

Karbo, nafto, tergaso (kaj ankaŭ oleo-ardezo kaj asfalta sablo) devenas el la plej supra zono de la terkrusto. La temperaturo rapide kreskas malsupren, kvazaŭ allogante la energio-soifan homaron. La grava tasko estas: kapti kaj utiligi la interan varmo-energion de nia planedo — almenaŭ ties etan parton!

Jen pure teknika problemo por inventemaj cerboj.

Oni jam vaste uzadas la varmajn akvojn de driltruoj por hejti loĝejojn, fornejojn, eĉ por produkti elektran energion (ekz. la centralo en Imperial Valley, Kalifornio, produktos en 1983 200 megavattojn). Funkcias jam vaporcentraloj, uzantaj ververe la geoterman energion, en Italio (Lardarello), Kalifornio (The Gaysers) kaj en Nov-Zelando.

Kie la naturo mem ne liveras varmegan akvon aŭ vaporon, estas eble uzi la procedon nomatan “varmega seka rokaĵo”: oni subenigas, per driltruoj, malvarman akvon, kaj ricevas trans la fendoj en alia bortuo la varmegan. Se la cirkostancoj estas hidrogeologie favoraj, tiu cirkulado povas esti ne nur teknike realigebla, sed ankaŭ ekonomie farebla.

La teknikaj eblecoj ĉiam plilarĝiĝas. Per drilado atingeblas ja profundo de 10 km pli, kaj ni ekuzos la energion de la subterkrusta magmo mem (almenaŭ en geologie favoraj lokoj).

Kiom da energio signifus tio? Oni tion serioze ankoraŭ ne elkalkulis. Tamen eĉ sen konkretaj kalkuloj oni povas aserti, ke multe pli, ol la tuto de la energio sumigita de la tradiciaj fontoj de energio.

AKVO

Ĉiuj bone konas la river-baraĵojn, akvonodojn, akvocentralojn, kie la akvo gravite trairas kaj movas turbinojn, produktante elektran energion. Ekzistas sennombraj etaj, kiuj provizas per elektro nur iun vilaĝeton en praarbaro aŭ montarego, kaj gigantaj, ekz. sur la riveregoj de Siberio kaj Kanado. Laŭ la eblecoj de la hidrografia reto de la mondo, povus ekzisti (kaj certe estas konstruotaj) pli multaj. Ekzistas verkoj (konstruaĵoj), eĉ jam ne eksperimentaj (ekz. en Francio) kiuj utiligas la kinetan energion de la tajdo (fluso/malfluso de l'maro) pere de ruza fermo/malfermo de kluzoj. Oni eksperimentadas por kapti la mekanan energion de la mar-ondoj, kiuj frapadas la rokajn bordojn. En Usono kaj Sovetunio oni eksperimentadas ankaŭ por utiligi la varmoenergion de la divers-temperaturaj marfluoj. Ni citu la projekton “OTEC” en Havajo. La mallongigo signifas “Konverto de Termoenergio de la Oceano”. Temas pri submara sistemo de tuboj traverŝanta divers-temperaturajn marfluojn. La varma akvo forvaporigas likvan amoniakon, kaj la malvarma akvo refluidigas ĝin. La produkto de varmo-energio per ĉi tiu metodo, laŭ antaŭdiroj, estos ekonomie konkurkapabla meze de la 1990-aj jaroj.

AERO

Renaskiĝas — certe en moderna, multe pli efika formo — la ventmueliloj. Tia simpla ebleco de energio-provizado speciale gravas en varmaj, ventecaj, sed sekaj regionoj de nia tero, en la zono de dezertoj, stepoj kaj savanoj. Malmultekostaj vent-radoj povas produkti la bezonatan energion por sennombraj vilaĝetoj en la disvolviĝantaj landoj.

Sed ne nur en la disvolviĝantaj. Usono en 1980 komencis ambician, provizore 8-jaran programon por utiligi la energion de vento. (La totala kosto estas planata je 900 milionoj da dolaroj). La malproksima celo estas: kontribui per 10% al la energio-provizado de Usono el-vente en la jaro 2000. (Tio signifus 30 000 grandajn kaj eĉ plinombrajn etajn vento-turbinojn.)

Ankaŭ la velŝipoj renaskiĝas. Japanoj konstruis per komputilo kontrolitan “kombinitan” ŝipon, kiun (en favoraj atmosferaj cirkostancoj) duone la vento antaŭenigas.

FAJRO

Ekuzi la energion de la sunradio — malnova sonĝo de la homaro. La sun-baterioj, bazitaj sur duonkondukiloj, povas realigi ĝin. Hejti, kuiri, marakvon sensaligi, elektran energion produkti: en loka uzo tio jam ne estas novaĵo. En Usono komenciĝis t.n. “fotovolta programo” (Photovoltaic Program) por plivastigi la utiligon de sunenergio. Oni kalkulas, ke por la industrie alte evoluintaj landoj la sunenergio igos ekonomie grandskale aplikebla meze de la 80-aj jaroj, dank' al malaltiĝo de la produkto-kostoj de la duonkundukiloj (konkrete, de silicio). Sekve, sun-veturiloj, sun-aŭtoj, eĉ sun-aviadiloj tute ne estas utopiaj. Eĉ mencii superfluas la uzon de sunbaterioj en la spacoesploroj.

Estonte oni certe konstruos grandajn spaco-staciojn, kiuj kaptos, koncentrigos kaj lasere ekradios sur la Teron (al riceva stacio) la energion de la sun-radioj.

Ĉu fikcio? Hodiaŭ, jes. Sed scienca fikcio, kaj pro tio, morgaŭ aŭ postmorgaŭ povas esti realo.

Jen multe da eblecoj ankoraŭ kvazaŭ neuzitaj. Kaj ni tute silentis pri la perspektivoj de la termo-nuklea energio, de la mildigota hidrogen-bombo. Se ni sukcesos haltigi la militinstigantojn, kaj teknike solvi la malrapidigon de la procezo, la homaro ekposedos neniam elĉerpeblan fonton de energio, ĉar krudaĵo de tiu helium-sintezo estas deŭterio, izotopo de hidrogeno — la plej abunda elemento en la konata parto de la Universo.

Teorie la solvo jam ekzistas: elektro-magneta kampo kreas, kontrolas kaj “entenas” la alt-temperaturan “plasmon” de hindrogeno. La estiĝinta heliumo transportas la varmegon al varmo-konvertilo, produktanta akvovaporon por funkciigi turbinojn.

Ĉi tiu sistemo nomiĝas “tokamako”; granda tokamako ekfunkciis en 1981 en Usono (ĉe Princeton University).

La nukleo-sintezo prezentas grandajn avantaĝojn, kompare al la “tradiciaj” atom-reaktoroj: minimumo de radioaktiveco kaj de malfunkciebleco, senlima krudaĵo-fonto.

La procezo verŝajne ne estos ekonomia pli frue ol en la jaro 2000. Tamen tiu jam ne estas tro malproksime!


Espereble mi sukcesis montri, ke (malgraŭ gravaj negativaj faktoj kaj malkonforme al tre modaj pesimismaj profetaĵoj) la eblecoj de la homaro estas praktike ne limigitaj — se oni konsideras jam komenciĝintan, realan progreson de la scienco kaj tekniko.

Ĉar nia plej valora, unika riĉaĵo estas la homa cerbo, menso kaj penso, sociigitaj tut-globe, kies “limo” estas la Universo mem.

Ni utiligu eĉ pli konscie kaj pli efike la plej gravan “kreanton” de energio — la “grizaĵon” de la homa cerbo. Tiam la minacanta fantomo de la energio-krizo paliĝos kaj finfine tute malaperos.

Sed nur tiam.


Referencoj
  1. Bartucz, A.: La nuklea industrio en Francio kaj en FRG. (Francia műszaki tájékoztató, 1981/4, Budapest — hungare).
  2. Kuzminov, V.A.: Sufiĉas — ĝis 2200. (Interpress Magazin, Budapest 1980/7 — hungare).
  3. Mirlin, G.A.: Nuntempaj problemoj de la mineralaj riĉaĵoj de la mondo. (Prelego, Budapest 1981 — ruse).
  4. National Geographic: Special report in the public interest: Energy. Facing up to the problem, getting down to solutions. — Febr.1981.

Fonto: SAEST 1982 p. 5.

STEB: http://www.eventoj.hu/steb/