Benvenuti nell'era dei ritorni decrescenti


giovedì 6 dicembre 2012

Il Tramonto del Petrolio

Da “The Oil Crash”. Traduzione di Massimiliano Rupalti


Di Antonio Turiel


Cari lettori,


inizio questo post come finisce quello precedente: con il grafico della previsione dell'Agenzia Internazionale per l'Energia (IEA) contenuto nel suo ultimo rapporto annuale sulla produzione di petrolio riferito allo scenario centrale, quello delle Nuove Politiche. Questo grafico, come già detto, mostra che su scala globale la produzione di petrolio greggio comincerà presto il suo declino. Le previsioni della IEA contengono alcuni elementi diciamo ottimistici, per non qualificarli fantasiosi, in quello che si riferisce alla produzione futura dei giacimenti di petrolio ancora da scoprire e ancora da coltivare, oltre a gonfiare considerevolmente le prospettive dei petroli non convenzionali, coi quali ottiene che nel 2035 si arrivi a marcare i 100 milioni di barili al giorno (Mb/g) dai quasi 87 Mb/g del 2011. Tutto questo lo abbiamo già commentato nel mio ultimo post.

Carlos de Castro ha fatto un interessante commento a questo stesso post sulla corretta interpretazione delle cifre di questo scenario. Mi ha fatto venire in mente di fare un piccolo esercizio, con numeri semplici, per mostrare che, anche nello scenario meraviglioso della IEA per il futuro, le cifre non quadrano. Che, anche nella migliore delle ipotesi per il futuro, stiamo già entrando nella fase di declino del petrolio. Vediamolo.

Ho preso il grafico sopra, l'ho riportato ad alta definizione (600 dpi) ed ho misurato l'altezza relativa delle barre. Poi, mediante un semplice regola del 3, ho convertito le barre in un valore equivalente di produzione per ogni anno rappresentato, espresso in Mb/g. Ecco i miei risultati:



2000   65.9    65.9    65.9    73.8    74.9    74.9    76.7
2005   70.0    70.0    70.0    79.7    82.0   82.0    83.9
2011    68.2    68.2    68.2    80.2    83.2   84.4    86.2
2015    64.1    68.2    68.2    82.6    86.8   89.3    91.7
2020   56.3    65.3    66.5    82.1     88.0   91.1     94.0
2025   48.0    61.1     65.9    82.1     89.2   93.3    95.8
2030   36.7    56.4    65.3    82.1     90.9   94.6    97.6
2035    25.9   52.2    65.3    83.2     93.3   97.0   100.0


Logicamente, e dato il metodo, questi valori hanno un certo margine di errore, ma sicuramente è abbastanza piccolo (per esempio, per il 2035 la produzione totale di petrolio a me risulta di 100 Mb/g mentre il rapporto dice che è di 99,7 Mb/g, quindi probabilmente l'errore delle cifre che do rispetto a quelle reali della IEA dev'essere inferiore allo 0,5%).

A partire da qui ho elaborato un grafico continuo (semplice estrapolazione lineare per gli anni per i quali non abbiamo dati); i colori corrispondono approssimativamente a quelli del grafico della IEA:


























Ricordiamo le diverse categorie. La fascia nera più in basso rappresenta la produzione dei giacimenti di petrolio greggio attualmente in produzione (2011) . La fascia di colore azzurro celeste rappresenta la produzione dei giacimenti di petrolio greggio che sono già conosciuti ma che non vengono sfruttati o per mancanza di domanda o per eccesso del costo di produzione. La fascia di colore blu rappresenta la produzione di petrolio greggio che dovrà arrivare dai giacimenti ancora da scoprire  Tutte le altre fasce rappresentano petroli non convenzionali, succedanei imperfetti del petrolio. La fascia viola rappresenta la produzione dei liquidi del gas naturale  quella gialla viene dalla produzione di tutti i principali petroli non convenzionali eccetto il petrolio da scisti  la fascia rossa è quella del petrolio da scisti e la verde (a differenza del colore usato nel rapporto della IEA) rappresenta i miglioramenti di raffinazione.

Rappresentata in forma continua, anche se con un'estrapolazione lineare fra punti consecutivi, uno si fa un'idea più completa di quale sia lo scenario che la IEA considera come il più prossimo al futuro corso degli eventi. In particolare, il declino dolce della produzione di petrolio greggio si fa più palpabile.


Ma, tornando al commento di Carlos de Castro, questo grafico occulta un fatto fondamentale. Stiamo sommando diverse categorie di idrocarburi dando per scontato che siano equivalenti... ma non lo sono. I petroli non convenzionali, tutti, hanno densità energetiche per volume di circa il 70% di quella del petrolio greggio. Dall'altro lato, i miglioramenti nella raffinazione si riferiscono all'aumento di volume dei prodotti procedenti dalla raffinazione di petrolio, aumento di volume che ovviamente non presuppone un aumento dell'energia che si estrae dal petrolio. Ciò non significa che i prodotti raffinati a partire da un barile di petrolio contengano esattamente la stessa energia di un barile di petrolio, o anche meno, a causa alla perdita nel processo di trasformazione (il Secondo Principio della Termodinamica è sempre in agguato). In realtà questi prodotti contengono più energia di quella del barile originario, perché la loro elaborazione si usa gas naturale, per l'idrogenazione degli idrocarburi più insaturi. Ciò che ovviamente accade è che l'energia dei prodotti raffinati da un barile di petrolio è uguale all'energia del barile originale più quella del gas naturale impiegato per raffinarlo. In ogni caso, i guadagni di energia non vengono dal petrolio ma dal gas, cosicché se ciò che ci interessa sapere è quanta energia proviene dalla produzione di petrolio in sé stessa, dobbiamo semplicemente sopprimere la fascia corrispondente ai miglioramenti di raffinazione. Facendo questi aggiustamenti (i petroli non convenzionali hanno circa il 70% dell'energia in volume del petrolio greggio (*), i miglioramenti di raffinazione non aumentano l'energia del petrolio) otteniamo il seguente grafico, in milioni di barili equivalenti a petrolio greggio al giorno:


























Questo è il grafico che la IEA dovrebbe presentare, se facesse i conti come dovrebbe, cioè riportando i flussi di energia, non i volumi. Come si vede, le prospettive di aumento di produzione, quando espressi in termini di energia associata, sono molto più magre e meno allettanti: passeremmo da 79,5 Mb/g (intesi ora come equivalenti energetici) nel 2011 a 87,5 Mb/g nel 2035.

Nonostante tutto, questo grafico non racconta tutta la storia, visto che è un grafico di energia grezza o totale, ma ci dice quanta energia resta a disposizione della società una volta sottratta l'energia richiesta per la mera produzione energetica, per il mantenimento stesso di questi flussi. Per fare una stima dell'energia netta abbiamo bisogno di conoscere l'EROEI delle diverse fonti di idrocarburi assimilati al petrolio. Ricordiamo che l'EROEI è ricavata dalla formula seguente:

EROEI = Et/Ep

dove Et è l'energia totale prodotta da una fonte e Ep è l'energia necessaria per la sua produzione, entrambe prese lungo tutta la vita utile della fonte in questione. Assumerò che, dato l'elevato numero di giacimenti e sistemi di produzione, che il sistema stia in equilibrio dinamico, cioè che tanto Et come Ep si possano prendere come valori istantanei (semplificazione che in realtà addolcisce il declino). Con questa formulazione, l'energia netta En che ci consegna una fonte energetica durante la sua vita utile (e, se abbiamo molte fonti in momenti diversi della loro vita utile, vale ugualmente in modo istantaneo per tutto l'insieme) è:

En = Et-Ep = Et·(1-1/EROEI)

Ci manca soltanto di conoscere i valori di EROEI di tutte le diverse categorie del grafico della IEA. Conoscere quei valori è un compito difficile e non esente da controversie, a seconda della metologia impiegata. Non farò una discussione accurata di tutti questi valori. Ne proporrò semplicemente alcuni che mi paiono ragionevoli. Siccome i numeri sono sul tavolo, chiunque può giocare con essi e proporre i cambiamenti che gli parranno più opportuni ed ottenere così la propria versione. E' anche il caso di dire che questo esercizio dovrebbe farlo la stessa IEA, di modo da dare un'idea più chiara di quale sia il futuro della disponibilità di energia per la società (perché dare il dato lordo, che include la spesa per l'implementazione ed il mantenimento dei sistemi di produzione di petrolio, è abbastanza ingannevole). Ecco i miei valori; sono tutti costanti nel tempo, il che in realtà addolcisce il declino:

+ Per il petrolio greggio attualmente in produzione assumo un valore di EROEI di 20, in sintonia con le stime più consuete. Un valore tanto alto ha poco impatto, visto che sottrae solo un 5% di energia netta.

+ Per il petrolio greggio non sfruttato, più caro, assumo un EROEI di 5. Alcuni autori lo quantificano in 3 o persino 2, altri in 10. Il valore di 5 mi pare un compromesso ragionevole: sufficientemente piccolo da spiegare che alcuni di questi giacimenti non si siano potuti sfruttare economicamente finora, ma sufficientemente grande da permettere che ora, con prezzi alti, li si possa sfruttare. Ciò implica un ritorno di energia netta del 80% dell'energia lorda.

+ Per il petrolio ancora da scoprire, assumo un EROEI di 3. I giacimenti da scoprire sono prevalentemente in acqua profonde, dove tipicamente si devono perforare 4 o più pozzi secchi prima di arrivare ad uno che produca petrolio. Inoltre, ha dei ritmi di declino più rapidi del petrolio in piattaforma o sulla terraferma, il che implica dover perforare di più o fare perforazione orizzontale. Hanno maggiori problemi di mantenimento e molti si trovano in zone tropicali, dove il passaggio di uragani obbliga a chiuderli periodicamente e causano loro dei danni, aumentando il costo produttivo in termini di Ep. Fanno parte di questa categoria anche i petroli artici, con difficoltà analoghe. Il ritorno di energia netta qui sarebbe il 66% dell'energia lorda.

+ Per i liquidi del gas naturale, assumo un EROEI di 5. Se il gas naturale da cui provengono fosse solo convenzionale, un EROEI di 20 sarebbe più ragionevole, ma una parte molto grande di questi liquidi dovrà venire dal gas non convenzionale, che ha un EROEI molto basso. Di nuovo, un 80% di energia netta su quella lorda.

+ Per i petroli non convenzionali, compreso il petrolio da scisti, assumo un EROEI di 2. Questa categoria comprende prevalentemente i biocombustibili, con un EROEI di 1 o inferiore e gli scisti petroliferi, che ha un EROEI di 3 o inferiore. Ciò comporta che solo il 50% dell'energia lorda arriva ad essere sfruttata come energia netta.

Tenendo conto di tutti questi valori si ottiene il seguente grafico:

Anche questo grafico avrebbe dovuto produrlo la IEA se prendesse sul serio il proprio lavoro e, come vedete, spiega una storia ben differente da quella ufficiale. Secondo questo stesso grafico, l'energia netta di tutti i liquidi del petrolio, anche con la gonfiatissima previsione futura della IEA, giungerebbe al suo picco verso il 2015, con un valore massimo di 79,7 Mb/g nel 2035. Insomma, che ci troveremmo molto prossimi allo zenit dell'energia netta del petrolio, messaggio estremamente allarmante. 

Cosa succederebbe se, invece di proporre delle stime tanto gonfiate come quelle della IEA, facessimo un piccolo bagno di realismo? E' difficile fare una stima precisa di come andrà in realtà la produzione delle diverse categorie di liquidi assimilati al petrolio (per lo meno per me che non sono geologo; i membri di ASPO, tuttavia, hanno delle buone stime di tutte quante). Tuttavia, risulta facile fare un'approssimazione un poco più realistica circa il futuro reale della produzione di petrolio. Approssimazione discutibile, se volete. Qui lascio le ipotesi e i numeri di modo che chi volesse ripeta i calcoli a proprio piacere: 

+ Secondo l'edizione del 2010 del rapporto annuale della stessa IEA, e secondo L'amministratore Delegato della Shell, Peter Voser, il declino dei pozzi di petrolio greggio attualmente in produzione è del 5% all'anno e non del 3,3% , come si evince dal presente rapporto. Rettifico questa tendenza.

+ Di pozzi che attualmente non vengono sfruttati, sicuramente non tutti si potranno mettere in produzione, in parte perché il prezzo del barile perché risultino convenienti è eccessivo perché la società lo possa pagare (abbiamo già detto che, contrariamente a ciò che afferma l'ortodossia economica, l'energia non è una merce qualsiasi e non tutti i prezzi sono pagabili dal nostro sistema attuale), e in parte perché non c'è metodi efficaci per processare questa potenziale produzione (il caso più ovvio è quello che già tante volte abbiamo commentato del giacimento di Manifa, in Arabia Saudita, il cui petrolio ha un contenuto talmente alto in vanadio che non c'è raffineria al mondo che lo possa lavorare). Credo anche che la IEA pecchi di ottimismo in quanto al potenziale di queste fonti. Tenendo conto di tutto ciò, riduco questa quantità alla metà. 

+ In quanto ai giacimenti ancora da scoprire, è risaputo che le stime della IEA presuppongono un ritmo di scoperte che è di 4 volte superiore a quello degli ultimi 20 anni. Aggiungete a questo che in un contesto di instabilità economica la tendenza delle grandi compagnie non è di investire ulteriormente in esplorazione e sviluppo, ma di meno (da 2008 al 2009 l'investimento è crollato del 19%, recuperando solo di poco negli anni successivi quando avrebbe dovuto crescere enormemente per compensare le crescenti difficoltà della produzione). Di fatto, molte compagnie petrolifere hanno tirato i remi in barca ed hanno rinunciato alla ricerca continua di più petrolio. Pertanto, riduco questa quantità ad un quarto di quanto stimato dalla IEA.

+ In quanto ai liquidi del gas naturale, solo un terzo del loro contenuto in massa contiene catene di idrocarburi sufficientemente lunghe da poter essere sfruttate come combustibile per le attuali macchine, raffinato a benzina (ma non diesel, combustibile che pone molte sfide specifiche). Si dovrebbe fare una grande revisione degli attuali motori a benzina perché possano sfruttare direttamente i gas più leggeri (il nome “liquidi del gas naturale” è abbastanza ingannevole), cioè il propano e il metano (si può anche sintetizzare etanolo a partire dall'etano e sfruttarlo direttamente). I costi di adattamento non sono molto elevati, ma richiedono ugualmente un certo investimento al quale la società è poco propensa in tempi di crisi e, inoltre, la cosa vale solo per motori a benzina (quando in Europa la maggior parte del trasporto privato è a gasolio e tutte le macchine pesanti vanno a gasolio in tutto il mondo). Per essere generosi, accetto che un terzo di questi liquidi del gas naturale siano sfruttabili come sostituti del petrolio. 

+ In quanto al petrolio da scisti, abbiamo già detto che le stime sono molto gonfiate. Lo riduco alla metà.

+ Il resto dei petroli convenzionali lo lascio tale quale com'è.

Con queste premesse, il grafico dell'energia netta che otteniamo è il seguente:


Il risultato è visibile: l'anno dell'inizio del declino terminale dell'energia netta è già qui. In realtà, potrebbe essere un qualsiasi anno da qui al 2015, in quanto i dati che ho fornito vengono discretizzati ogni 5 anni e pertanto la datazione non può essere più precisa di quella mostrata. Dall'altro lato, va detto che il picco dell'energia netta del petrolio non significa il picco di tutta l'energia, posto che la maggior parte delle fonti hanno ancora un po' di margine per il loro declino e in parte compenseranno questa caduta. Tuttavia, nella misura in cui il declino del petrolio sia più forte, la caduta sarà più difficile da compensare e ad un certo momento non lontano, associata all'esaurimento della crescita della maggior parte delle fonti, la caduta sarà inesorabile. Per ultima cosa vorrei evidenziare che la caduta dell'energia netta del petrolio non sarà riconosciuta fino a che non sia evidente quella del volume (come era mostrato nel primo grafico), visto che il concetto di energia netta è più difficile da cogliere. Sappiamo già che l'educazione economica classica non può riconoscere il concetto di EROEI, per questo la spiegazione che si darà quando la produzione di petrolio declinerà è che non si sta investendo sufficientemente nell'esplorazione e nello sviluppo (come già sta succedendo in Argentina), senza comprendere che i conti economici non possono tornare se non tornano quelli energetici. Questo darà luogo a dibattiti infiammati che porteranno a politiche sbagliate che faranno più male che bene, a posizioni più radicalizzate e all'adozione finale, in molti casi, di misure draconiane di taglio populista che non risolveranno nulla, anzi, che aggraveranno il tutto. 

Il fatto finale è che l'era del petrolio è giunta alla sua fine. Continuerà ad esserci petrolio disponibile per molti decenni, ma sempre in quantità minori e alla fine sarà un bene di lusso. La nostra epoca di accelerato sviluppo economico, basato sul petrolio a buon mercato è già finita. E' il tramonto del petrolio. E se non lo sappiamo riconoscere, potrebbe essere anche il nostro.

Saluti.
AMT



(*) Nota di Ugo Bardi.

Riguardo al valore del 70% usato per correggere le densità dei combustibili non convenzionali, ho chiesto spiegazioni più dettagliate a Turiel, il quale mi risponde: 

"The bio-diesel used in Spanish blends have an energy density of about 75% that of normal diesel, as you know), according to the specifications by the Spanish Corporación de Reservas Estratégicas (CORES). So it implies a similar percentage with respect to oil, and even less for gasoline.

    Regarding Tar Sans, one should discount the energy contribution by the natural gas used in the upgrading as we are interested in the energy carried by the oil source itself (the same way we discard processing gains); otherwise we are adding up the energy by gas - and yes, this is really problematic for bio-fuels, as their energy mainly comes from gas (besides, you should utterly take this into account when evaluating the EROEI, not to discount this energy twice!!). Taking into account that each barrel of processed tar sands requires about 2.000 cf of gas, that is, 2 MBTU. A barrel of crude oil contains 5,6 MBTU, so even if tar sand-derived oil was like crude oil (it isn't) we would have 65% energy density (from the oil part).

    Natural gas liquids have an energy density of about 60-70% that of oil.

    And for tight oil, as you, I have no data.

    So, at the end I decided to apply a flat rate of 70% to all categories. 

The final result obtained using different assumptions should not deviate very much from this rough estimate."