mercoledì 11 marzo 2015

Grafici che mostrano il legame a lungo termine fra PIL ed energia (Seconda parte di Una nuova teoria di energia ed economia)

Da “Our Finite World”. Traduzione di MR

Di Gail Tverberg

Nella prima parte di questa serie, ho parlato del perché i combustibili fossili a buon mercato agiscano per la creazione di crescita economica. In questo post, vedremo alcuni dati di sostegno che ci mostrano come funziona questa connessione. I dati riguardano un periodo di tempo molto lungo, alcuni dei quali risalgono al all'anno 1 dell'era cristiana. Sappiamo che c'è uno stretto collegamento fra l'uso di energia (e di fatto dell'uso di petrolio) e la crescita economica negli ultimi anni.


Figura 1. Confronto di una crescita media di tre anni del PIL reale del mondo (basata sui valori della USDA in dollari del 2005) e l'offerta di petrolio e di energia. L'offerta di petrolio e di energia provengono dalla Revisione Statistica dell'Energia Mondiale della BP del 2014. 

In Questo post vedremo come sia stato stretto il legame, risalendo fino all'anno 1 dell'era cristiana. Vedremo anche che le economia che possono potenziare la proprie energia umana con energia supplementare economica ottengono un vantaggio sulle altre economie. Se l'energia diventa un costo alto, vedremo che i paesi perdono il loro vantaggio sugli altri paesi e i loro tassi di crescita economica rallentano.


Un breve riassunto del mio punto di vista discusso nella prima parte che riguarda il modo in cui l'energia a buon mercato creai crescita economica è il seguente:

L'economia è un sistema in rete. Con combustibili fossili a buon mercato, è possibile potenziare l'energia costosa che gli esseri umani possono creare mangiando cibo (esempi: capacità di scavare canali, risolvere problemi matematici), quindi di produrre più beni e servizi con lo stesso numero di lavoratori. I lavoratori hanno salari che arrivano più lontano, permettendo loro di comprare più beni in aggiunta a quelli che sarebbero stati comunque comprati. 

La crescita dell'economia proviene da ciò che chiamerei accessibilità in aumento ai beni. Gli economisti chiamerebbero questa accessibilità in aumento domanda in aumento. La situazione potrebbe anche essere considerata un aumento di produttività dei lavoratori, perché le normali capacità dei lavoratori vengono potenziate grazie agli strumenti addizionali resi possibili dai prodotti energetici a buon mercato. 

Così, se vogliamo mantenere in funzione l'economia, ci serve una fornitura sempre in aumento di prodotti energetici a buon mercato del tipo appropriato per l'infrastruttura. Il problema che stiamo incontrando ora è che ciò non sta accadendo – potrebbe essere disponibile più offerta di energia, ma è costosa da produrre. La nostra economia in rete manda indietro strani segnali – cioè domanda inadeguata e prezzi bassi – quando il costo dei prodotti energetici è troppo alto in rapporto ai salari. Questi prezzi bassi sono anche un segnale del fatto che stiamo raggiungendo altri limiti dell'economia in rete, come il troppo debito e tasse che sono troppo alte per i lavoratori.

Guardando dati molto vecchi – Anno 1 dell'era cristiana

Sono disponibili alcuni dati molto vecchi. L'economista britannico Angus Maddison ha fatto delle stime di PIL e popolazione per date diverse fra l'anno 1 dell'era cristiana a il 2008, per singoli paesi e per il mondo in totale. Il ricercatore in materia energetica canadese Vaclav Smil da delle stime di consumo storico che risalgono fino al 1800 nel suo libro Transizioni Energetiche – Storia, Requisiti e Prospettive. Se guardiamo l'aumento medio annuale del PIL risalendo fino all'anno uno dell'era cristiana, sembra che il tasso di crescita annuale in PIL al netto dell'inflazione abbia raggiunto il picco nel periodo dagli anni 40 agli anni 70 del 1900 ed è diminuito da allora. Così, la tendenza al ribasso a lungo termine della crescita del PIL mondiale è durata almeno 44 anni a questo punto.


Figura 2. Aumento annuale medio del PIL al netto dell'inflazione sulla base del lavoro di Angus Maddison fino al 2000. Per il rapporto popolazione/PIL reale nel periodo 2000-2014 sono state usate le cifre della USDA. 

Una breve sinossi di cos'è successo nei periodi precedenti è la seguente:
Dall'anno 1 al 1000 – Collasso di diverse grandi civiltà, compreso l'Impero Romano. Il metallo veniva forgiato usando carbone di legna, ma questo ha portato alla deforestazione e all'erosione del suolo. L'Egitto e il Medio Oriente avevano colture irrigate estese usando acqua di fiume. In parte commerciate in nave. Gran parte della popolazione ra composta di agricoltori.

  • Dal 1000 al 1500 – Uso primitivo dei torba come energia di riscaldamento per l'industrializzazione, in particolare in Olanda, che ha portato ad un aumento del commercio. Uso continuo di legna nei paesi freddi, con problemi di deforestazione.
  • Dal 1500 al 1820 – Espansione dell'impero europeo nel Nuovo Mondo e Colonie in Africa, che hanno permesso alla popolazione di crescere. La Gran Bretagna ha iniziato ad usare il carbone. L'Olanda ha aggiunto l'uso dei mulini a vento ad un maggiore uso della torba.
  • Dal 1820 al 1900 – Il carbone ha permesso di forgiare i metalli più economicamente. Parti del lavoro agricolo hanno potuto essere trasferite ai cavalli con un maggiore uso di strumenti di metallo. Il carbone ha permesso molti tipi di nuove tecnologie comprese le dighe idroelettriche, i treni e i battelli a vapore. 
  • Dal 1900 al 1940 – Espansione dell'uso del carbone, con l'inizio dell'uso del petrolio come combustibile per il trasporto. La depressione è stata durante questo periodo.
  • Dal 1940 al 1970 – La ricostruzione del dopoguerra dell'Europa e del Giappone e il boom di nascite negli Stati Uniti ha portato ad un uso enormemente allargato dei combustibili fossili. E' iniziato l'uso di antibiotici, le pillole anticoncezionali sono divenute disponibili. La produzione di cibo si è fortemente allargata coi fertilizzanti, l'irrigazione e i pesticidi. 
  • Dal 1970 al 2000 – Il 1970 è stato l'inizio del grande momento “oh oh”, quando la produzione petrolifera statunitense ha cominciato a declinare e i prezzi del petrolio si sono impennati. Ciò ha scatenato una grande spinta verso l'efficienza (auto più piccole, minor consumi) e passaggi ad altri combustibili, compreso il nucleare. 
  • Dal 2000 al 2014 – Un altro grande momento “oh oh”, man mano che i prezzi del petrolio sono schizzati verso l'alto, quando il petrolio del Mare del Nord e del Messico ha iniziato a declinare. Maggiore delocalizzazione della produzione in paesi in cui la produzione era più economica. Enormi problemi finanziari nel 2008, ma del tutto risolti. 


La crescita del PIL nella Figura 2 segue generalmente lo schema atteso: se i combustibili fossili e i loro predecessori hanno aumentato il PIL, i grandi momenti “oh oh” durante i periodi 1970-2000 e 2000-2014 hanno ridotto la crescita economica.

Crescita della popolazione e dello standard di vita

La crescita del PIL è composta da due diversi tipi di crescita: (1) popolazione e (2) aumento degli standard di vita (o crescita del PIL pro capite). Possiamo guardare separatamente questi due tipi di crescita, usando i dati di Maddison. La mia precedente discussione sul fatto che l'energia a buon mercato abbia un impatto favorevole sulla quantità di beni che un'economia può creare si collega principalmente con il secondo tipo di crescita (aumento dello standard di vita). Ci sarebbe una coda anche per la crescita della popolazione, perché i genitori che hanno risorse più adeguate possono permettersi più figli. Se confrontiamo gli andamenti di crescita della popolazione nella Figura 3 col totale degli andamenti di crescita del PIL mostrati nella figura 2, osserviamo alcune differenze. Una di queste differenze è il minor tasso di disoccupazione nel periodo 2000-2014. In confronto al periodo precedente ai combustibili fossili (in generale prima del 1820), il tasso di crescita della popolazione è ancora estremamente elevato.


Figura 3. Aumento medio annuale della popolazione mondiale, basato sui dati di Angus Maddison fino al 2000;Per il periodo 2000-2014 sono state usate le cifre della USDA .

I Se guardiamo la crescita del PIL mondiale pro capite per periodo di tempo (Figura 4), non vediamo praticamente alcuna crescita fino al periodo dei combustibili fossili – in altre parole, dal 1820 in poi.


Figura 4. Aumento annuale del PIL pro capite basato sul lavoro di Angus Maddison fino al 2000; Per il rapporto popolazione/PIL reale nel periodo 2000-2014 sono state usate le cifre della USDA.

In altre parole, in questi periodi precedenti le civiltà erano spesso in grado di costruire imperi. Fare ciò sembra aver favorito una popolazione maggiore e la costruzione di più città, ma non ha aumentato lo standard di vita di molto. Se guardiamo ai primi periodi, (dall'anno 1 al 1000; dal 1000 al 1500 e anche gran parte dei luoghi nel periodo 1500-1820), la media dei redditi sembra essere stata equivalente a circa 1 o 2 dollari al giorno, di oggi. Ho mostrato precedentemente come il consumo mondiale pro capite è cresciuto dal 1820, sulla base del lavoro di Vaclav Smil (Figura 5).



Figura 5. Consumo energetico mondiale per fonte, sulla base delle stime di Transizioni Energetiche – Storia, Requisiti e Prospettive di Vaclav Smil insieme ai dati statistici dell BP del 1965 e degli anni successivi divisi per le stime della popolazione di Angus Maddison.

E' chiaro dalla Figura 5 che l'aumento più grande del consumo di energia è arrivato nel periodo dal 1940 al 1970. Una cosa che colpisce è che la popolazione mondiale ha avuto una svolta decisa verso l'alto allo stesso tempo in cui si è aggiunto un maggiore uso di combustibile fossile (Figura 6).


Figura 6. Crescita della popolazione mondiale, sulla base dei dati di Angus Maddison.

Mentre questo aumento di popolazione vale per il mondo in totale, analizzando la crescita della popolazione paese o per raggruppamenti di paesi porta risultati molto irregolari. Ciò vale fino a risalire all'anno 1. Se guardiamo le percentuali della popolazione mondiale in diversi momenti dei paesi e dei gruppi di paesi scelti, abbiamo la distribuzione mostrata nella figura 7. (L'elenco di paesi mostrata non è esaustiva).


Figura 7. Percentuali della popolazione mondiale dall'anno 1 al 2014, basate principalmente sulle stime di Angus Maddison.

Parte di ciò che accade è che i collassi economici (o le carestie o le epidemie) riportano la popolazione indietro di quantità molto significative in aree locali. Per esempio, Maddizon mostra che la popolazione dell'Italia consiste di 8.000.000 di persone nell'anno 1, ma di soli 5.000.000 nell'anno 1000, centinaia di anni dopo la caduta dell'Impero Romano.

Il PIL pro capite dell'Italia è sceso della metà in quel periodo, da circa il doppio di quello di gran parte degli altri paesi a circa l'equivalente di quello degli altri paesi. Così, i salari potrebbero essere scesi dall'equivalente di 3 dollari al giorno all'equivalente di 1,5 dollari al giorno. Nessuna delle economie si trovava ad un livello molto alto, per cui gran parte dei lavoratori, se sopravvivevano al collasso, potevano trovare lavoro nello loro stessa occupazione (in generale agricoltura), se potevano trovare un altro gruppo che fornisse protezione dagli attacchi da parte di estranei.

Se guardiamo la stessa tendenza della popolazione mostrata nella Figura 7, vediamo che le aree semi aride e temperate sembravano prevalere in quanto a popolazione nell'anno 1. Quando sono stati aggiunti torba e combustibili fossili, la popolazione di alcune delle aree più fredde del mondo è potuta crescere. Queste aree più fredde hanno “raggiunto il limite” della popolazione in fretta, quindi la crescita della popolazione ha dovuto rallentare fortemente o fermarsi. L'alternativa alla crescita della popolazione era l'immigrazione, con il “Nuovo Mondo” in crescita nella sua percentuale di popolazione mondiale e il “Vecchio Mondo” in contrazione.

Ogni parte del mondo ha le sue sfide, dai problemi dell'Africa con le malattie tropicali alle difficoltà del Medio Oriente con l'acqua. Nella misura in cui si possono trovare dei modi di aggirarle, la popolazione si può espandere. Se il modo di aggirarle è economico (immunizzazione da una malattia tropicale, per esempio), la popolazione potrebbe essere in grado di espandersi con solo una piccola quantità di consumo energetico aggiuntivo.

Un punto che molte persone non comprendono è che la bassa crescita del PIL del Giappone negli ultimi anni è in misura significativa il risultato di una bassa crescita della popolazione. Nelle cifre del PIL pubblicate che vediamo, non si fa alcuna distinzione nello standard di vita (cioè, del PIL pro capite).

Crescita del PIL pro capite nella “Economie avanzate”

Come osservato sopra, il grande aumento dell'uso pro capite di energia mostrato nella Figura 5 è arrivato nel periodo dal 1940 al 1970. Non è disponibile nessuna suddivisione per paese, ma questo periodo comprende il periodo di ricostruzione dopo la Seconda Guerra Mondiale in Europa e Giappone e il periodo con con un enorme aumento del debito al consumo negli Stati Uniti. Così, dovremmo aspettarci che quei paesi/gruppi ne beneficino in maniera sproporzionata. Infatti, vediamo aumento molto forti nel PIL pro capite di questi paesi, ma mano che si sono aggiunti i combustibili fossili, in particolare il petrolio.



Figura 8. Aumento medio del PIL pro capite di Stati Uniti, Europa Occidentale e Giappone sulla base del lavoro di Angus Maddison per il 2000 e in precedenza e e i dati USDA di PIL reale e popolazione successivi a quella data. 

Queste tre economie (Europa Occidentale, Stati Uniti e Giappone) sono tutte grandi utilizzatrici di petrolio. Se guardiamo la produzione di petrolio a lungo termine in confronto al prezzo (Figura 9), vediamo che la crescita del consumo è cresciuta rapidamente fino a circa il 1970.


Figura 9. Consumo di petrolio mondiale rispetto al prezzo sulla base dei dati della Revisione dell'Energia Mondiale della BP successivi al 1965 e sui dati di Vaclav Smil antecedenti al 1965. 

Infatti, se calcoliamo l'aumento medio annuale di consumo di petrolio nei periodi della nostra analisi, troviamo che sono:
  • Dal 1900 al 1940 – 6.9% all'anno
  • Dal 1940 al 1970 – 7.6% all'anno
  • Dal 1970 al 2000 – 1.5% all'anno
  • Dal 2000 al 2013 – 1.1% all'anno

La crescita della produzione di petrolio si è “scontrata con un muro” nel 1970, quando la produzione di petrolio statunitense ha inaspettatamente smesso di crescere ed ha cominciato a declinare. (In realtà, questo schema è stato previsto da M. King Hubbert e da altri). I prezzi del petrolio si sono brevemente innalzati subito dopo. La situazione è stata più o meno risolta facendo diversi cambiamenti nell'economia (passando dal petrolio ad altre fonti per la produzione di elettricità dove possibile; costruendo veicoli più piccoli e più efficienti nei consumi), così come ampliando la produzione di petrolio in luoghi come il Mare del Nord, l'Alaska e il Messico. I prezzi del petrolio sono stati riportati giù, ma non al livello di 20 dollari al barile che c'era prima del 1970. Gran parte delle infrastrutture (strade, oleodotti, linee di trasmissione elettrica, scuole) negli Stati Uniti, in Europa e in Giappone sono state costruite col petrolio a un livello di 20 dollari al barile. Cambiare verso un livello di prezzo più alto è molto difficile, perché i costi di riparazione sono molto più alti e perché un'economia che usa un petrolio molto costoso nel suo mix energetico non è competitiva con quella dei paesi che usano un mix di combustibili più economico. 


Figura 10. Percentuale di consumo di energia da petrolio per paesi/gruppi scelti basata sui dati della Revisione Statistica dell'Energia Mondiale della BP del 2014.

Nel periodo 2007-2008, i prezzi del petrolio sono di nuovo cresciuti portando ad una grande recessione, specialmente fra i paesi che usavano molto petrolio nel loro mix energetico. Con questi prezzi più alti, l'impatto di potenziamento del petrolio nell'abbassare il costo dell'energia umana stava scomparendo. Tutti i PIIGS (i paesi con problemi finanziari particolarmente gravi durante la crisi del 2008) avevano concentrazioni di petrolio molto alte, prossimi a quelli della Grecia nel grafico sopra. Il consumo di petrolio del Giappone era a sua volta molto alto, come percentuale del suo uso di energia. Quando abbiamo guardato l'impatto della recessione, i paesi con la percentuale più alta di uso del petrolio nel 2004 avevano i peggiori tassi di crescita nel periodo dal 2005 al 2011.


Figura 11. Crescita media percentuale in PIL reale fra il 2005 e il 2011 dei gruppi scelti, sulla base dei dati del PIL USDA in dollari del 2005. 

Tornando alla Figura 9, dopo la crisi finanziaria del 2008 i prezzi del petrolio sono rimasti bassi finché gli Stati Uniti non hanno cominciato il loro programma di Quantitative Easing (QE) per aiutare a mantenere molto bassi i tassi di interesse e fornire liquidità extra. I prezzi del petrolio hanno immediatamente ricominciato a salire, giungendo al livello di 100 dollari al barile e rimanendo più o meno a quel livello fino al 2014. La combinazione di tassi di interesse bassi e prezzi alti ha incoraggiato la produzione di petrolio dalle formazioni di scisto, aiutando a mantenere in crescita la produzione mondiale di petrolio, nonostante una diminuzione della produzione nel Mare del Nord, in Alaska e in Messico. Così, per un po', il conflitto fra prezzi alti e capacità delle economie di pagare questi prezzi alti è stata risolta in favore dei prezzi alti. 

Gli alti prezzi del petrolio – intorno ai 100 dollari al barile – sono andati avanti finché il QE degli Stati Uniti non si è assottigliato e si è fermato nel 2014. Quasi allo stesso tempo, la Cina ha fatto dei cambiamenti che hanno reso più difficile ottenere il debito. Entrambi questi fattori, così come l'impatto negativo a lungo termine dei prezzi del petrolio a 100 dollari al barile sull'economia, hanno fatto scendere il prezzo del petrolio ai livelli attuali, cioè circa a 50 dollari al barile (Figura 10). Il prezzo di 50 dollari al barile è ancora molto alto in confronto al costo del petrolio quando è stata costruita l'infrastruttura, ma basso in confronto all'attuale costo di produzione del petrolio.


Figura 12. Offerta mondiale di petrolio (produzione che include biocombustibili e liquidi del gas naturale) e prezzo spot medio mensile del Brent, sulla base dei dati EIA. 

Se si torna a guardare la Figura 9, è chiaro che gli alti prezzi del petrolio hanno abbassato il consumo di petrolio nei primi anni 80, e ancora in un periodo molto breve alla fine del 2008-inizio del 2009. Ma dal 2009, il consumo di petrolio ha continuato a salire, grazie agli alti prezzi e al petrolio supplementare dello scisto statunitense. I prezzi bassi che troviamo ora sono un messaggio dall'economia in rete che ci dice: “No, l'economia in realtà non si può permettere il petrolio a questo livello di prezzo. Per un po' sembrava di sì, grazie a tutta la manipolazione finanziaria, ma non è proprio così”. Nel frattempo, vediamo nella Figura 8 che la combinazione di crescita pro capite del PIL di UE, USA e Giappone è stata molto bassa nel periodo che inizia dal 2000, riflettendo l'influenza degli alti prezzi del petrolio su queste economie.
Crescita in PIL pro capite di altre economie scelte

Negli ultimi anni, la crescita del PIL pro capite si è spostata drammaticamente. La Figure 13 sotto mostra gli aumenti del PIL pro capite in diverse aree scelte del mondo.


Figura 13. Crescita media in PIL pro capite di economie scelte, sulla base del lavoro di Angus Maddison dall'anno 1 al 2000 e sulle cifre del PIL reale del USDA in dollari del 2010 dal 2000 al 2014.

L'economia “di spicco” nella recente crescita del PIL pro capite è la Cina. La Cina si è unita alla World Trade Organization nel dicembre 2001. Da allora, il suo uso del carbone, e l'uso di energia in generale, è aumentato. 


Figura 14. Consumo di energia della Cina per fonte, sulla base dei dati della Revisione Statistica dell'Energia Mondiale della BP.

Se calcoliamo la crescita del consumo di energia della Cina nei periodi che stiamo osservando, scopriamo i seguenti tassi di crescita: 
  • Dal 1970 al 2000 – 5.4% all'anno
  • Dal 2000 al 2013 – 8.6% all'anno

Una grande preoccupazione ora è che il tasso di crescita della Cina sta rallentando, in parte a causa dei controlli sul debito. Altri fattori del rallentamento comprendono l'impatto che l'inquinamento sta avendo sul popolo cinese, il rallentamento delle economie europea e giapponese e il fatto che il mercato cinese di condomini e fabbriche sta diventando rapidamente “saturo”. Ci sono stati rapporti recenti secondo i quali la percentuale di fabbriche dell'economia cinese ora potrebbe essere in contrazione. Inoltre, ci sono rapporti secondo i quali il consumo cinese di carbone è diminuito nel 2014. Questo è un grafico di un analista che mostra la recente ed apparente diminuzione del consumo di carbone. 


Figura 15. Grafico di Lauri Myllyvirta che mostra una stima preliminare del consumo di carbone della Cina nel 2014. 

Dove va l'economia mondiale da qui?

Nella prima parte ho descritto l'economia mondiale come un'economia basata sull'energia. La progettazione del sistema è tale che l'economia può solo crescere; la contrazione tende a causare il collasso. Se il mio punto di vista sulla situazione è corretto, allora ci serve una quantità sempre maggiore di energia economica per mantenere in piedi il sistema. Siamo passati dal cercare di far crescere l'economia mondiale col petrolio al cercare di farlo col carbone. Entrambi questi approcci hanno “sbattuto contro il muro”. Ci sono paesi a basso reddito che potrebbero aumentare la produzione industriale, come in Africa, ma a loro manca il carbone o altri combustibili fossili economici per alimentare la loro produzione. Ora praticamente non possiamo più andare da nessuna parte. Il gas naturale non può essere portato su scala abbastanza rapidamente o a quantità sufficientemente grandi. Se una tale scala fosse implementata, il gas naturale sarebbe a sua volta costoso. Parte dell'alto costo è la conversione dell'infrastruttura, comprese le enormi quantità di nuovi gasdotti e e nuovi veicoli alimentati a gas. Le rinnovabili, come eolico e pannelli solari FV, non sono a loro volta la soluzione. Tendono ad essere ad alto costo se si considerano i costi indiretti, come il costo della trasmissione a lunga distanza e della mitigazione dell'intermittenza. E' difficile creare quantità abbastanza grandi di rinnovabili: la Cina ha rapidamente aggiunto capacità eolica, ma l'impatto di queste aggiunte si possono a malapena vedere nella parte alta della Figura 14. Senza sistemi di supporto, come strade e linee di trasmissione elettrica (che dipendono dal petrolio), non possiamo nemmeno tenere in funzione a lungo termine i sistemi elettrici di cui questi dispositivi fanno parte. Viviamo davvero in tempi interessanti.