David MacKay: O trecere în revistă a resurselor regenerabile.

Ce suprafață ar fi necesară pentru a furniza energie din resurse regenerabile unei nații ca Marea Britanie? Cam de dimensiunea unei țări întregi. În această discuție pragmatică, David MacKay evidențiază principiile matematice care ne arată limitările îngrijorătoare ale variantelor de energie durabilă și explică de ce acestea ar trebui totuși folosite. (Filmat la TEDxWarwick.)

La începutul Revoluției Industriale,

cantitatea de carbon de sub Marea Britanie,

în formă de cărbune, era la fel de mare

ca cea în formă de petrol
de sub Arabia Saudită

iar acest carbon a propulsat
Revoluția Industrială,

a pus cuvântul „Mare” în Marea Britanie,

și a dus la perioada de
dominație mondială britanică.

În 1918, producția de cărbune
din Marea Britanie a fost maximă

și e în declin de atunci încoace.

În timp, Marea Britanie
a început să folosească petrol și gaz

din Marea Nordului, iar în anul 2000,

producția de petrol și gaz
din Marea Nordului

a atins maximul.
Acum e în scădere.

Observațiile acestea despre finitudinea

combustibililor fosili siguri,
locali, ușor accesibili,

sunt un motiv pentru a spune
„Bun, ce urmează?

Cum va fi viața după combustibilii fosili?

Ar trebui să ne gândim serios

cum să renunțăm la ei?”

Un alt motiv, desigur,
e schimbarea climatică.

Când vorbim despre
sfârșitul combustibililor fosili

și reacții la schimbarea climatică,

sunt multe bazaconii
și publicitate derutantă.

Simt că e datoria mea,
ca fizician, să ajut oamenii

să navigheze printre vorbele goale

și să înțeleagă acțiunile care contează,

să se concentreze asupra
ideilor care au efect.

Am să vă demonstrez prin
ceea ce fizicienii numesc

un calcul pe genunchi.

Ne plac calculele sumare.

Pui o întrebare, scrii câteva numere,

și obții un răspuns.

Poate nu e foarte exact,
dar te poate face să spui

„Hmm.”

Deci iată o întrebare:
Imaginați-vă dacă am spune

„Da, putem renunța la combustibili fosili.

Vom folosi biogaz. Am rezolvat problema.

În transport nu mai avem nevoie petrol.”

Ce-ar fi dacă am cultiva
biogazul pentru un drum

pe partea cu iarbă
de la marginea drumului?

Cât de lată ar trebui să fie
marginea ca să funcționeze?

Ok, să adăugăm niște numere.

Să zicem că mașinile
merg cu 100 de km pe oră

și consumă 7,8 litri la 100 km.

E media europeană pentru mașinile noi.

Estimăm productivitatea
culturilor de biogaz

la 1.200 litri de biogaz
pe hectar pe an.

Asta-i cifra reală pentru biogazul european.

Să ne imaginăm că mașinile
sunt distanțate la 80 de metri

între ele, mergând continuu

pe acest drum.

Lungimea nu contează,
cu cât e mai lung drumul

cu atât mai multe
culturi de biogaz vom avea.

Ce facem cu numerele astea?

Luăm primul număr și îl împărțim

la celelalte trei, și obținem 8 km.

Și ăsta e răspunsul.

Atât de lată ar trebui să fie plantația,

cu ipotezele date.

Și poate te face să spui „Hmm.

Poate nu va fi atât de ușor.”

Ai putea realiza
că ar fi o problemă

cu suprafețele, iar în discuția asta

aș vrea să vorbesc despre
terenuri de pământ, și să întreb

e vreo problemă cu ele?
Răspunsul va fi

da, dar depinde în ce țară ești.

Să începem cu Marea Britanie,

fiindcă aici ne aflăm.

Consumul de energie al U.K.,

consumul total, nu doar transport, ci tot.

Îmi place să-l cuantific în becuri.

Ca și cum fiecare ținem
125 de becuri aprinse tot timpul,

125 kwatt/oră pe zi de persoană

e consumul de energie din U.K.

Ar veni 40 de becuri pentru transport,

40 de becuri pentru încălzire,

și 40 de becuri pentru
producerea electricității.

Alte lucruri sunt relativ mici

în comparație cu acești trei mastodonți.

Ar fi o amprentă energetică
și mai mare dacă luăm în calcul

energia incorporată în tot ce importăm

în țara noastră, iar 90%
din energia de astăzi

vine tot din combustibili fosili,
și doar 10%

din alte surse, mai verzi

ca energia nucleară și resurse regenerabile.

Deci,

asta e U.K., iar densitatea populației din U.K.

este 250 de locuitori pe km pătrat.

Vă arăt alte țări

raportate la aceleași două numere.

Pe axa verticală reprezint

câte becuri -- care e consumul de energie

de persoană, noi avem
125 de becuri de persoană,

iar punctul albastru de acolo
arată suprafața de pământ

a Regatului Unit.

Densitatea populației e pe axa orizontală,

și suntem 250 pe km pătrat.

Adăugăm țările europene cu albastru,

și vedeți o mare diversitate.

Ar trebui să subliniez, ambele axe

sunt exponențiale.
Când treci de la o linie gri

la următoarea, urci cu un factor de 10.

Să adăugăm Asia cu roșu,

Orientul Mijlociu și
Africa de Nord cu verde,

Africa sub-Sahariană cu albastru,

negru e America de Sud,

mov e America Centrala,

și, cu galben-verzui,
avem America de Nord,

Australia și Noua Zeelandă.

Vedeți variația mare
a densității populației

și a consumului pe cap de locuitor.

Țările sunt diferite una de cealaltă.

În stânga sus, Canada
și Australia, cu suprafețe

enorme, consum foarte mare
pe cap de locuitor,

200 - 300 becuri de persoană,

densitatea populației foarte redusă.

În dreapta sus, Bahrain
are aproximativ același consum

de energie de persoană, ca și Canada,

peste 300 de becuri de persoană,

dar densitatea populației lor
e de 300 de ori mai mare,

1000 de locuitori pe km pătrat.

În dreapta jos, Bangladesh
cu aceeași densitate a populației

ca Bahrain, dar consumă
de 100 de ori mai puțin de persoană.

În stânga jos, ei bine, nu e nimeni.

Dar erau cândva o grămadă de oameni.

Iată alt mesaj din această diagramă.

Am adăugat codițe albastre după Sudan, Libia,

China, India, Bangladesh.

Acolo-s 15 ani de progres.

Unde erau acum 15 ani,
și unde sunt acum?

Și mesajul este, majoritatea țărilor
se duc spre dreapta,

și în sus,

sus și la dreapta
-- densitatea populației mai mare

și consum mai mare pe cap de locuitor.

Deci, poate că suntem
în colțul din dreapta sus,

puțin neobișnuit,
Regatul Unit însoțit de

Germania, Japonia,
Coreea de Sud, Olanda,

și o grămadă de alte țări puțin ciudate,

dar multe alte țări urcă

și vin spre dreapta ca să ni se alăture,

așa că suntem o imagine,
dacă vreți, a cum ar putea arăta

viitorul consumului de energie în alte țări.

Am mai adăugat diagramei niște linii roz

care merg în jos și spre dreapta.

Sunt liniile de consum egal de energie

pe unitate de suprafață, pe care
le măsor în wați pe metru pătrat.

De exemplu, linia din mijloc,

0,1 wați pe metru pătrat (w/mp),
e consumul de energie

pe unitate de suprafață al Arabiei Saudite,
Norvegiei, Mexicului in mov,

și Bangladesh acum 15 ani,

iar jumătate din populația lumii
trăiește în țări

care depășesc deja acea linie.

Regatul unit consuma 1,25 w/mp.

Regatul Unit consumă 1,25 w/mp.

La fel și Germania, iar Japonia
consumă puțin mai mult.

Deci, să vedem acum

de ce-i important.
De ce e important?

Putem măsura resursele regenerabile

și alte forme de a produce de energie,

iar regenerabilele sunt
ideea principală despre

cum am putea scăpa de consumul
de 90% combustibili fosili.

Iată câteva resurse regenerabile.

Culturile energetice furnizează
jumătate de watt pe metru pătrat

în climatele europene.

Ce înseamnă asta?
Probabil că anticipați

rezultatul, fiindcă v-am spus
despre plantația de biogaz

acum un moment.

Consumăm 1,25 w/mp.

Înseamnă că și dacă ați acoperi

tot Regatul Unit de culturi energetice,

n-ați atinge consumul de energie actual.

Energia eoliană produce puțin mai mult,

2,5 w/mp, dar e doar de două ori mai mare

decât 1,25 w/mp.

înseamnând că,
dacă ați vrea literalmente să produceți

tot consumul de energie,
sub toate formele, din instalații eoliene,

ați avea nevoie de ele
pe jumătate din suprafața U.K.

Apropo, am date care susțin
toate afirmațiile astea.

Următoarea, energia solară.

Panourile solare plasate pe acoperiș,

produc 20 de w/mp în Anglia.

Dacă vreți mai mult de la panourile solare,

trebuie să adoptați metoda
tradițională bavareză

unde săriți de pe acoperiș
și acoperiți și pajiștile

cu panouri solare.

Parcurile solare, din cauza
spațiilor dintre panouri,

produc mai puțin.
Produc în jur de 6 w/mp.

produc mai puțin.
Produc în jur de 6 w/mp.

Aici e un parc solar
din Vermont cu date reale,

care produce 4,2 w/mp.

Amintiți-vă unde suntem, 1,25 w/mp,

instalațiile eoliene 2,5,
parcurile solare cam 5.

Deci, orice resurse regenerabile alegi,

sau combinație de regenerabile,

dacă vrei să alimentezi U.K. din ele,

vei avea nevoie să acoperi în jur de

20 - 25% din țară

cu acele regenerabile.

Și nu spun că e o idee rea.

Trebuie doar să înțelegem numerele.

Categoric nu sunt anti-regenerabile.
Iubesc regenerabilele.

Dar sunt și pro-aritmetică. (Râsete)

Concentrarea energiei solare
în deșerturi produce mai multă

energie pe unitate de suprafață,
pentru că nu există

problema norilor.

Instalația aceasta produce 14 w/mp,

aceasta 10 w/mp,

iar aceasta din Spania 5 w/mp.

Dacă suntem generoși cu
concentrarea energiei solare,

e plauzibil că ar putea produce

20 w/mp. Asta-i bine.

Desigur, Marea Britanie nu are deșerturi.

Încă. (Râsete)

Iată rezumatul de până acum.

Oricât de mult le agreez,
toate regenerabilele sunt difuze.

Toate au putere mică
pe unitatea de suprafață,

și trebuie să acceptăm asta.

Și asta înseamnă, dacă vrei ca regenerabilele

să facă o diferență substanțială pentru o țară ca

Regatul Unit la dimensiunea consumului actual,

trebuie să-ți imaginezi
instalații de regenerabile

care să fie de mărimea țării - nu toată țara,

dar o parte importantă din țară.

Mai sunt și alte opțiuni
pentru generarea energiei

care nu necesită combustibili fosili.

Este energie nucleară,
iar pe harta aceasta

vedeți un B la Sizewell

într-un km pătrat albastru.

Echivalează cu 1 gigawatt pe km pătrat,

care înseamnă 1000 w/mp.

Prin această măsurătoare,
energia nucleară

nu e la fel de intruzivă ca regenerabilele.

Desigur, contează și alte calcule,
iar energia nucleară

are tot felul de probleme de poplaritate.

Dar la fel se întâmplă și cu regenerabilele.

Iată o fotografie a unui exercițiu
de consultare în plină desfășurare

în orășelul Penicuik, lângă Edinburgh.

Vedeți copiii din Penicuick sărbătorind

arderea semnului morii de vânt.

Deci oamenii sunt anti-orice,
și trebuie să păstrăm

toate opțiunile pe masă.

Ce poate face o țară ca U.K.
pentru partea de aprovizionare?

Opțiunile sunt, aș spune, următoarele trei:

- energie regenerabilă,
și recunoașterea faptului că trebuie

să fie aproape de mărimea țării;
- regenerabilele altcuiva,

adică am putea merge și vorbi
foarte politicos cu oamenii

din colțul de sus stânga
al diagramei și să spunem

„Ăă, nu vrem regenerabile la noi în grădină,

dar am putea să le punem
în grădina voastră?”

Asta-i o opțiune solidă.

E o metodă pentru lumea întreagă
să rezolve problema.

Iar țări ca Australia,
Rusia, Libia, Kazakhstan,

ar putea fi cei mai buni prieteni ai noștri
pentru producerea de regenerabile.

A treia opțiune este energia nucleară.

Acestea sunt opțiuni
pentru partea de aprovizionare.

Pe lângă pârghille de aprovizionare
pe care putem apăsa,

și amintiți-vă, avem nevoie de cantități mari,

pentru că, la momentul actual,

obținem 90% din energie din combustibili fosili.

Pe lângă acele pârghii,
am putea vorbi de alte metode

de rezolvare a problemei,
și anume, am putea diminua cererea,

înseamnând reducerea populației

-- nu sunt sigur cum am face asta --

sau reducerea consumului
pe cap de locuitor.

Să vorbim de alte trei pârghii mari

care ajuta cu partea de consum.

În primul rând, transportul.
Avem principiile fizice care spun

cum să reducem consumul
de energie din transport,

iar oamenii spun adesea
„Tehnologia are răspuns la orice,

Putem face vehicule
de 100 de ori mai eficiente.”

Și asta e aproape adevărat. Să vă arăt.

Consumul de energie
al unei astfel de mașini

este 80 kwh pe 100 kilometri de persoană.

Vorbim de mașina europeană obișnuită.

80 kilowați/oră.
Putem face ceva de o sută de ori

mai bun aplicând principiile fizice
pe care le-am listat?

Da. Iat-o. Bicicleta.
E de 80 de ori mai eficientă

energetc și e alimentată
cu biocombustibil, cu biscuiți.

(Râsete)

Sunt și alte opțiuni între ele,
pentru că, poate,

doamna din mașină ar spune „Nu, nu, nu,

vreți să-mi schimbați stilul de viață.
Nu mi-l schimbați, vă rog.”

Am putea s-o convingem
să se urce într-un tren,

mult mai eficient decât o mașină,

dar ar putea fi o schimbare
a stilului de viață.

Mai e mașina-eco, stânga sus.

Încape confortabil în ea un adolescent,

e mai scundă decât jaloanele rutiere,

și aproape la fel de eficient ca o bicicletă,

cu condiția să-l conduci cu 24 km/h.

Între ele, câteva opțiuni ceva mai realiste

pe pârghia asta, cea de transport,
sunt vehiculele electrice,

deci motorete electrice și
mașini electrice la mijloc,

poate de 4 ori mai eficiente energetic

decât mașina standard
alimentată cu benzină.

Urmează partea de încălzire.

O treime din consumul energetic
se duce spre încălzire

și o mare parte ține de locuințe

și alte clădiri care încălzesc
spațiul și produc apă caldă.

Iată o casaă britanică normală.

E casa mea, cu Ferrari-ul în față.

Ce-i putem face?

Legile fizice scrise mai sus

descriu în ce fel consumul pentru încălzire

vine din lucruri pe care le poți controla.

Poți controla diferența de temperatură

dintre interior și exterior, și există

tehnologia asta remarcabilă
numită termostat.

Pui mâna pe el, îl rotești spre stânga,

iar consumul de energie
al casei tale scade.

Am încercat. Funcționează.
Unii spun că e o schimbare majoră.

Mai poți să chemi băieții să umple
cu material izolator, ca să reduci

scurgerile de căldură
-- izolezi pereții, acoperișul,

iei o ușă nouă și așa mai departe.

Adevărul trist e că, vei economisi bani.

Asta nu-i trist, e bine, dar
trist e că o să acoperi doar

25% din scurgerile casei tale,

dacă pui în practică toate ideile astea bune.

Dacă vrei să te apropii de
standardele de construcție

suedeze, cu o casă nasoală ca asta,

trebuie să izolezi exteriorul clădirii,

cum se vede la
blocul acesta din Londra.

Poți produce energie mai eficient
utilizând pompe de căldură

care folosesc mai puțină energie
de grad înalt, ca electricitatea,

ca să mute căldură din grădină în casă.

A treia opțiune pentru cerere
despre care vreau să vorbesc,

al treilea mod de a reduce
consumul energetic este,

citirea contoarelor.

Oamenii vorbesc mult
despre contoare inteligente,

dar o poți face singur.

Folosiți-vă ochii,
fiți deștepți, citiți-vă contorul.

Dacă semănați cu mine,
vă va schimba viața.

Iată un grafic pe care l-am făcut.

Scriam o carte despre energie durabilă,

când un prieten m-a întrebat
„Câtă energie folosești acasă?”

Mi-a fost jenă. Nu știam.

Așa că am început să îmi
citesc contorul săptămânal.

Valorile vechi ale contorului sunt

in partea de sus a graficului, iar 2007

e cu verde, jos de tot, de când

citeam contorul saptămnal,
iar viața mea s-a schimbat,

pentru că am început să experimentez,

să văd ce are efect, iar consumul de gaz

a scazut mult când
am început să mă joc

cu termostatul și temporizarea
sistemului de încălzire.

Am redus mai mult de jumătate
din factura la gaze.

Am o poveste similară și pentru
consumul de electricitate,

unde închizând DVD-playerele, boxele,

perifericele computerului care
era pornite tot timpul,

și pornindu-le doar când
aveam nevoie de ele,

am redus o treime și
din factura electrică.

Avem nevoie de un plan
care are sens, și v-am arătat

șase pârghii mari, și trebuie
să acționăm la scară mare,

pentru că 90% din energie
vine din combustibili fosili,

așa că trebuie să folosim din greu
toate, sau multe dintre pârghiile acestea.

Cele mai multe dintre pârghii
au probleme de popularitate,

iar dacă e una pe care
nu iți place s-o folosești,

atunci gândește-te că va trebui

să le folosești și mai intens pe celelalte.

Sunt susținător înflăcărat
al discuțiilor serioase,

bazate pe cifre și date,
și vreau să închei

cu această hartă care
vă ajută să vizualizați

necesarul de teren
și alte cele, pentru a obține

doar 16 becuri de persoană

din 4 dintre marile surse posibile.

Dacă vreți să aveți 16 becuri - amintiți-vă,

consumul total actual e de 125 de becuri.

Dacă vreți 16 din vânt, harta aceasta
ajută la vizualizarea soluției

pentru U.K. Are 160 de instalații de vânt,

fiecare de câte 100 km pătrați,

iar asta ar fi de 20 de ori mai mult

față de cantitatea de mori de acum.

Energie nucleară, pentru a obține
16 becuri de persoană, ar fi nevoie de

2 gigawați la fiecare
punct mov de pe hartă.

Asta înseamnă de 4 ori mai mult

față de nivelul actual de energie nucleară.

Să obții 16 becuri de persoană
din biomasă, ai avea nevoie de

un teren cu suprafața de vreo
trei ori și jumătate cât Țara Galilor,

fie în țară, fie în altă țară,

poate în Irlanda, poate altundeva. (Râsete)

Iar a patra opțiune de producție,
concentrarea energiei solare

în deșerturile altora,

dacă ai vrea să produci
energia pentru 16 becuri,

am vorbi de aceste opt hexagoane

din partea dreaptă jos.

Suprafața totală a acelor hexagoane

ar fi cam de două ori cât Londra,
din Sahara altcuiva,

și va fi nevoie de cabluri electrice
trase peste Spania și Franța

ca să aducem energia
din Sahara în comitatul Surrey.

Avem nevoie de un plan
care are sens.

Trebuie sa încetăm să strigăm
și să începem să vorbim,

și dacă putem avea
o conversație serioasă,

să facem un plan bun și
să începem să construim,

poate că revoluția emisiilor reduse de carbon

va fi chiar distractivă. Vă mulțumesc că m-ați ascultat.

(Aplauze)