La transizione energetica sostenibile. Parte II: la necessità di riformare il sistema finanziario

Da “Resource crisis”. Traduzione di MR

Nella prima parte di questa serie, Sgouris Sgouridis ha evidenziato quanta dell'energia attualmente prodotta dovrebbe essere messa da parte secondo la "Strategia del seminatore” per ottenere una transizione dolce da un'economia basata sui combustibili fossili ad una rinnovabile. In questo post discute in che modo può essere ottenuta nella pratica questa transizione, tenendo conto delle caratteristiche del sistema finanziario e di come dovrebbe essere riformato in termini di un sistema di valuta basato sull'energia.

Guidare la Transizione Energetica (Parte 2)
Riportare il sistema finanziario alla realtà (fisica): un'ipotesi di valuta energetica

Di Sgouris Sgouridis (Parte 1)

Pagare i costi della Transizione Energetica Sostenibile (TES) introdotta nella prima parte è necessario, ma non sarà sufficiente a superare i significativi problemi di coordinamento coinvolti – su scala regionale o globale. Ci sono fattori multipli in gioco. La psicologia cognitiva ha ripetutamente mostrato la grave attualizzazione del futuro che mostra gran parte degli esseri umani (occidentalizzati). Come descritto da Mancur Olson, i processi regolatori chiave vengono catturati da gruppi di lobby e le elezioni vengono influenzate dagli interessi monetari attraverso il controllo dei media. Ciò rappresenta un'inerzie significativa nelle componenti abituali e sistemiche del comportamento quotidiano – anche se volessimo cambiare il nostro comportamento, ciò richiede uno spirito ribelle per andare contro norme radicate e senza la giusta infrastruttura alcune scelte potrebbero essere impossibili (per esempio la pedonabilità e il trasporto pubblico nei sobborghi statunitensi). Ma questi fattori sono un qualche modo un riflesso della realtà economica di base – un ostacolo di fondo sta nella sconnessione fra economia fisica e finanziaria.

L'attuale economia finanziaria è il risultato di un processo rinforzante nel quale la ricchezza sembra diventare sempre più astratta e con valori nominali che superano la capacità produttiva del pianeta. In larga misura, ciò è un altro artificio della nostra capacità di imbrigliare a nostra discrezione l'energia. Prima della rivoluzione industriale, le società tendevano a crescere a un ritmo molto più lento e quando entravano in periodi di “esuberanza irrazionale” e di eccessiva diffusione del debito, giubilei, rivoluzioni, migrazioni o guerre riuscivano a cancellare il debito. Questi ultimi 300 anni, però, hanno probabilmente visto la sola volta nella storia in cui la crescita economica continua ha permesso che gran parte dei debiti emessi fossero ripagati. Dovrebbe essere chiaro adesso, la capacità di espandere l'economia ad un tasso sufficiente a ripagare il debito (collettivamente) è reso possibile solo dalla capacità di espandere la fonte energetica per alimentare la crescita economica. Quando i combustibili fossili raggiungono il picco, rientriamo nelle dinamiche di un'economia di flussi ed sarà necessaria una strada alternativa alla finanziarizzazione.

Nella prima parte mi sono concentrato sui requisiti fisici per completare una TES. In questa seconda parte, rivisito il Principio V che ho descritto nella prima parte. Il principio dichiara “che l'impegno per il consumo futuro (per esempio l'emissione di debito) venga accoppiato alla, e limitato dalla, futura disponibilità di energia”. La questione è quale potrebbero essere le ripercussioni economiche della transizione e se è possibile evitare un collasso economico invalidante. Ancora più importante, come sarà possibile ottenere la continuità di investimento necessaria per completare una TES. Sulla base del quinto principio, possiamo vedere che in un'economia post picco la capacità di estendere il debito (che ci si aspetta che nel complesso potrebbe ragionevolmente essere ripagato) dipenderebbe dalla futura disponibilità di energia e dal tasso al quale l'uso di energia diventa più efficiente. E' possibile pertanto scrivere questa equazione per la nostra economia strettamente di Earthship del post picco come:

Questa equazione lega la quantità di nuovo debito che ci si può aspettare che una società emetta in rapporto all'investimento critico in energia rinnovabile (epsilon). Se il rapporto del debito rispetto a potenziale di riscaldamento globale rimane al di sotto di questo limite, ridurrebbe le possibilità di una crisi finanziaria e di una depressione economica in futuro, causate da un debito non pagato.

Mettendo insieme le implicazioni dei principi normativi della TES (vedi prima parte) e le loro equazioni risultanti, diventa chiaro che per far partire una transizione adeguata dobbiamo controllare sia il sistema finanziario sia aumentante rapidamente il rapporto di investimento in energia rinnovabile, Un'opzione ideale sfrutterebbe le due cose in una dinamica positivamente rinforzante. Rendendosi conto che il debito è, di gran lunga, il meccanismo predominante per l'aumento dell'offerta di soldi, esplorare l'idea di un sistema di valuta energetica diventa una deduzione logica. Sono molti gli aspetti che un sistema di valuta energetica può assumere e sono presentati in dettaglio nel mio recente articolo su Frontiers in Energy Policy. Ne distinguo due tipi fondamentali: un sistema di crediti energetici e uno di emissione del debito (e quindi di offerta monetaria), è in parte o interamente adattato sulla base dell'equazione energia/debito sopra.

Il primo tipo (e quello che probabilmente verrà attuato per primo) può essere dal basso. Valute locali e regionali complementari basate sull'energia possono essere introdotte in modo relativamente facile per sostenere le economie locali che hanno limiti energetici specifici. Come descritto anche in Sgouridis e Kennedy 2009, i crediti energetici vengono emessi in anticipo (analogamente al credito telefonico prepagato) in un modo nel quale rappresentano l'offerta energetica disponibile (o mirata) per il periodo di emissione. Mentre cittadini ed aziende consumano servizi energetici prelevano dalle loro porzioni. Per evitare l'accaparramento o il consumo anticipato forte e squilibrato, i crediti dovrebbero essere emessi ad intervalli ragionevolmente brevi (giornalieri/settimanali) ed scadere successivamente. Un mercato asimmetrico per quei crediti può sostenere sia questi obbiettivi sia adattare la domanda alla reale offerta energetica. Questo mercato opera permettendo agli utenti di vendere i loro crediti al mercato se trovano il prezzo spot interessante e sono disposti ad adattare il proprio consumo. Il prezzo spot viene generato con un algoritmo confrontando la reale curva energetica cumulativa alla curva cumulativa prevista e aumentando (diminuendo) il prezzo se la domanda reale supera (è più bassa di) quella prevista nel tentativo di correggere la divergenza. Una parte chiave del sistema è l'esistenza di future energetici (che potrebbero agire da investimenti fruttiferi in scadenza) quando un investitore decide di investire in un futuro di generazione di energia rinnovabile. I future energetici scadrebbero alla fine e fornirebbero come rendimento una certa quantità di crediti energetici regolari.

E' possibile che se emergono alcuni di questi sistemi di credito energetico i future potrebbero agire come sostituto più sicuro delle valute di corso forzoso che presentano un percorso dal basso verso un sistema di valuta energetica completo.

In alternativa, un percorso dall'alto per l'istituzionalizzazione della valuta energetica è a sua volta possibile se si materializza la volontà politica di controllare in modo efficace l'offerta monetaria – forse come risultato di una crisi in corso. In teoria, ci sono diversi modi per controllare l'emissione di debito da parte dei governi, ma nessuno che sia coerentemente efficace (anche in un'economia controllata come quella cinese), in quanto il debito emesso dalle banche tende ad essere di più (alimentando bolle) o di meno (strangolando l'economia produttiva) di quanto desiderato. Questo problema è stato notato nella Grande Depressione ed è stata fatta una proposta, conosciuta come il Piano di Chicago, da parte di un gruppo di economisti guidati da Irving Fisher. L'idea che il debito emesso dalle banche debba essere controllato e pienamente regolato se non utilizzano i risparmi di investimento (per esempio il consumo differito) sta riguadagnando terreno, condotto dall'economista del FMI Michael Kumhoff.

Però, la domanda su quanto debito estendere è ancora non chiara – quale dovrebbe essere il livello desiderato di debito che permetterebbe ad un'economia la giusta crescita? La mia tesi è che in una società post picco dei combustibili fossili, dovrebbe essere governato esattamente dall'equazione energia/debito. Se dovesse diventare così, il capitale finanziario improvvisamente avrebbe un caso chiaro per investire in generazione di energia rinnovabile, di modo che la quantità di credito estensibile disponibile aumenti (il solo modo di fare leva di capitale nei mercati finanziari in regime di Piano di Chicago). Dovrebbe essere abbastanza banale collegare alcuni termini preferenziali e dare priorità agli investitori attivi nei mercati dell'energia fisica perché abbiano accesso al debito per rendere questo un circolo virtuoso. Naturalmente, potrebbe essere possibile che il mercato energetico possa surriscaldarsi e superare i livelli desiderati di investimento, ma questo è ancora controllabile dall'autorità della banca centrale che potrebbe mettere dei limiti massimi.

Riassumendo, mentre gli obbiettivi di un bilancio del carbonio e i pericoli di un picco dell'energia fossile sono stati ripetutamente discussi, uno sguardi coerente e sistematico al sistema economico energetico ci ha permesso di collegare il tasso al quale dobbiamo investire energia nella costruzione di un'infrastruttura energetica rinnovabile coi requisiti e vincoli sociali, ambientali ed economici. E' chiaro che i vincoli di carbonio sono più stringenti dei tassi di esaurimento, ma in entrambi i casi un'accelerazione significativa della costruzione dell'infrastruttura di energia rinnovabile è necessaria se vogliamo evitare la trappola energetica. Il nostro sistema finanziario basato sul debitoagisce ancora come una maschera aggiuntiva dell'esaurimento dei combustibili facilmente accessibili e se lo manteniamo intatto in futuro, questo agirà da ostacolo agli sforzi per invertire il declino della disponibilità di energia. Un'anticipazione di come potrebbe agire la trappola si può vedere oggi nei paesi del sud dell'Europa. Una volta che il declino della disponibilità di energia non può essere mascherato dal debito, l'investimento in infrastrutture si congela e l'attenzione si sposta ad affrontare necessità più pressanti di sopravvivenza quotidiana. Un sistema di valuta energetica fornisce un'opzione degna di ulteriore approfondimento per negare questo circolo vizioso e accoppiare il sistema finanziario alle realtà di un'economia basata sui flussi di energia rinnovabile. Naturalmente, ci potrebbero essere altri fattori limitanti al di là della sfera energetica (per esempio l'inquinamento), ma questi dovrebbero comunque affrontare quello dell'energia.

La transizione energetica sostenibile: quanto costerà?

Da “Resource crisis”. Traduzione di MR

In un precedente post, ho usato il concetto di “strategia del seminatore” per proporre che il modo di risolvere il nostro dilemma dell'esaurimento e della distruzione climatica è quello di usare i combustibili fossili per sbarazzarci dei combustibili fossili. In altre parole, dobbiamo usare energia fossile – finché ce l'abbiamo – per sviluppare sostituti all'energia fossile. Ciò equivale alla vecchia strategia dei contadini di “tenere da parte le proprie sementi”. Ma quante sementi dobbiamo mettere da parte esattamente? In questo post, Sgouris Sgouridis fornisce una risposta. Risulta che per avere una transizione dolce e graduale all'energia rinnovabile prima che l'energia fossile diventi troppo costosa, dobbiamo intensificare gli investimenti in rinnovabili di un fattore 4-10 che dovrebbe essere raggiunto per mezzo di un aumento annuale dell'attuale investimento fra il 6% e il 9%. Alla fine, il tasso di investimento dovrebbe raggiungere delle quantità nell'ordine degli 1,5-2,5 trilioni di dollari per il 2045. E' un risultato stuzzicante, perché un 9% di aumento annuale è possibile: abbiamo fatto crescere le rinnovabili a tassi più rapidi fino ad ora. Ed anche una quantità totale di un paio di trilioni di dollari non è impossibile, considerando che l'attuale PIL mondiale è di circa 72 trilioni di dollari (in confronto anche agli 1,7 trilioni di dollari all'anno spesi per il sistema militare mondiale). Sfortunatamente, è del tutto possibile che l'azione della lobby dei combustibili fossili sarà capace di rallentare la crescita delle rinnovabili o persino di fermarla completamente. In questo caso, non saremo in grado di evitare un crollo significativo (e probabilmente disastroso) della quantità di energia disponibile in tutto il mondo, quando il declino inevitabile dell'energia fossile farà il suo corso. Ciononostante, ogni investimento in energia rinnovabile che possiamo fare ora, nel prossimo futuro aiuterà a rendere la transizione meno dura per tutti noi. 

Guidare la transizione energetica (parte 1): principi ed implicazioni

Di Sgouris Sgouridis (*)

Abstract: Seguendo la metafora del seminatore, vi presento una visione quantificata di quanta energia esattamente abbiamo bisogno di investire del nostro attuale paniere per essere in grado di navigare in sicurezza in una transizione energetica sostenibile. Ciò è nel contesto di una definizione formale di cinque principi per la transizione energetica. Attualmente investiamo circa lo 0,25% del nostro surplus di energia disponibile netta in capacità di generazione di energia rinnovabile (questo è il rapporto di investimento in energia rinnovabile - “epsilon”). Deve essere aumentato fino a circa il 3% (un ordine di grandezza) perché i nostri sistemi energetici siano in grado di fornire una società da 2000W pro capite su scala globale senza superare il bilancio del carbonio del IPCC (notate che la moderna vita occidentale consuma circa 8000W pro capite). Se permettiamo emissioni sfrenate, allora dobbiamo aumentare questo tasso ancora del 1,5%. 

L'energia è una condizione sine qua non per qualsiasi sistema auto-organizzato, eppure è rappresentata solo marginalmente in ciò che passa per essere una pianificazione a lungo termine delle nostre società. Siamo diventati dipendenti da carbonio fossile a buon mercato e energeticamente denso in modo critico, ma il suo prezzo e le esternalità climatiche sono andati aumentando mentre ci avviciniamo al picco di produzione. Ciò necessita una transizione a fonti energetiche rinnovabili. Questo post affronta i requisiti fisici e finanziari impliciti se questa Transizione Energetica Sostenibile (TES) deve avvenire come risultato di una trasformazione pianificata e senza soluzione di continuità, non forzata sulle nostre società. Più specificamente, nella prima parte presento cinque principi (i primi tre sono limitanti e gli ultimi due normativi) che possono essere usati come una guida per la transizione. Sulla base del quarto principio, dimostro la necessità di aumentare la quantità di investimento in risorse di energia rinnovabile globalmente di un ordine di grandezza per raggiungere una Transizione Energetica Sostenibile all'interno del bilancio del carbonio del IPCC. I dettagli degli assunti e la metodologia si possono trovare in Sgouridis & Csala 2014. Nella seconda parte, a partire dal quinto principio, presento un concetto di una valuta energetica che possa mobilitare risorse per raggiungere questo obbiettivo, allineando meglio il sistema monetario ai limiti della biosfera.

In genere è buono cominciare con una definizione per creare le basi comuni necessarie a comprendere e giudicare un'idea. In questo caso, definirò la TES come:

un processo controllato che porta ad una società tecnica ed avanzata per sostituire tutti i grandi input di energia primaria dei combustibili fossili con risorse rinnovabili sostenibili, mantenendo un livello di servizio energetico finale pro capite sufficiente. 

Come sono solite fare le definizioni, questa cerca di catturare molti concetti in modo sintetico. Ma le parole chiave sono “controllata”, “tecnica”, “tutti” e “sufficiente”. Le idee espresse indicano che la transizione debba essere dolce e non associata a un drammatico sconvolgimento sociale (controllata). Dovrebbe permettere alla società perlomeno di mantenere le proprie capacità tecnologiche (tecnica) e a livello individuale di soddisfare una certa soglia di disponibilità di energia finale (sufficiente).

Sapendo che la transizione sarà completa quando praticamente tutti i combustibili fossili saranno sostituiti, possiamo tracciare l'evoluzione della transizione fino all'attuale situazione energetica. In questo esercizio, è istruttivo usare una prospettiva di metabolismo energetico concentrandoci sulla disponibilità netta di energia. In questo modo emerge un quadro trasparente e non ambiguo che toglie il velo che le economie hanno posto sulla pianificazione a lungo termine.

Perché questa transizione si di fatto “sostenibile”, dovremmo preoccuparci dei tre pilastri della sostenibilità (ambientale, sociale, economica). Estendendo le idee di Daly, proponiamo cinque principi che devono essere soddisfatti - de minimis – perché una TES abbia successo:

I. Che il tasso di emissioni inquinanti sia inferiore alla capacità di assimilazione dell'ecosistema.

II. Che la generazione di energia rinnovabile non superi la capacità di carico a lungo termine dell'ecosistema, né che lo comprometta irreparabilmente. 

III. Che la disponibilità energetica pro capite rimanga al di sopra del livello minimo richiesto per soddisfare i bisogni sociali in qualsiasi momento durante la TES e senza discontinuità distruttiva nel suo ritmo di cambiamento.  

IV. Che il tasso di investimento per l'installazione di generazione rinnovabile e il consumo di capitale sia sufficiente a creare una fornitura di energia rinnovabile a lungo termine  prima che le risorse non rinnovabili recuperabili in sicurezza siano esaurite. 

V. Che l'impegno per il consumo futuro (per esempio l'emissione di debito) venga accoppiato alla, e limitato dalla, futura disponibilità di energia.

Il primi due principi affrontano l'aspetto ambientale (né i fossili né le rinnovabili devono avere un impatto irreparabile sull'ambiente entro una generazione umana). Il terzo affronta l'aspetto sociale assicurando che (i) sia disponibile un livello minimo di energia e (ii) che il ritmo di cambiamento nella disponibilità di energia non sia troppo drastico da creare collassi dei sistemi di supporto sociali. Un corollario direttodi questo è che una società più equa affronta una TES più facile di una iniqua. Infine, gli ultimi due principi affrontano la sostenibilità economica (fisica e finanziaria). Il principio IV, una variante della regola di Hartwick in letteratura economica, garantisce che il tasso di investimento in energia rinnovabile sia sufficiente a compensare la riduzione della fornitura di combustibili fossili, mentre il principio V fa la connessione fra emissione di debito e disponibilità di energia per servire il debito in futuro (che è il tema della seconda parte).

Visti da una prospettiva normativa, i primi tre principi fungono da vincoli della funzione di transizione – il primo da un limite superiore nella quantità di energia fossile disponibile, il secondo mette un limite alla quantità di rinnovabili che possono essere istallate, il terzo fornisce un confine inferiore nella disponibilità di energia pro capite (e della sua prima derivata durante la transizione). Gli ultimi due però sono prescrittivi e perseguibili – offrono un approccio quantificabile per stimare il minimo di investimento energetico in energia rinnovabile e il debito massimo che può essere esteso per quel livello di investimento.

Concentrandosi sul lato fisico, possiamo essenzialmente creare un'equazione che colleghi il rapporto di investimento in energia rinnovabile (epsilon) alla disponibilità netta di energia per la società che può essere vista sotto (derivazione nel saggio e nel supplemento):

Questa equazione ricorsiva può essere risolta numericamente o analiticamente per stabilire la potenza netta disponibile secondo differenti ipotesi del valore di epsilon. Sotto fornisco, come punto di partenza della discussione, un confronto dell'evoluzione della disponibilità futura di energia secondo lo scenario che segue. Tipico delle transizioni energetiche (e per compensare i vincoli di discontinuità del principio III), ipotizziamo nel saggio che ci vogliano 30 anni per cambiare epsilon dal suo valore attuale di circa 0,25% (in realtà ipotizziamo lo 0,375% in questo modello) per “individuare” il valore e confrontare semplicemente la disponibilità di energia con la domanda di energia, assumendo che (a) la popolazione segua le previsioni a medio termine dell'ONU e si stabilizzi a 9 miliardi di persone per il 2050, (b) che la domanda pro capite di energia converga verso i 200oW e (c) che l'efficienza con cui convertiamo l'energia primaria in energia finale migliori del 25% (i dettagli sulle ipotesi che riguardano la popolazione sono descritti nel saggio di Sgouridis e Csala).

Friggere il pianeta

Energia disponibile senza nessuna limitazione di carbonio: ε = 0.375 %, minima ε = 1.5 %.

Sinistra: crollo per fonte. Destra: la linea rossa indica l'energia netta disponibile. La linea blu indica un minimo in cui dobbiamo trovarci 

Il 50% di possibilità di cuocere lentamente il pianeta

Energia disponibile con la limitazione massima di carbonio del IPCC: ε = 0.375 %, minima ε = 3.0 %.

Sinistra: crollo per fonte. Destra. La linea rossa indica l'energia netta disponibile. La linea blu  indica un minimo in cui dobbiamo trovarci

I risultati sono molto chiari: se permettiamo ai combustibili fossili di fare il loro corso friggendo il pianeta nel processo, dobbiamo comunque aumentare il nostro tasso di investimento in rinnovabili di quattro volte. Se decidiamo di salvare il clima e di aderire alle raccomandazioni del IPCC di non più di 3010 Gigatonnellate di CO2 antropogenico nell'atmosfera per il 2100 per avere il 50% di possibilità di rimanere al di sotto dei +2°C per la fine del secolo (che, apropos, é ancora l'equivalente morale di caricare un revolver con tre pallottole e giocare alla roulette russa coi nostri nipoti), ci serve un aumento di otto volte tanto il tasso di investimento in rinnovabili. Naturalmente, ci sono assunzioni chiave sensibili come l'EROEI delle rinnovabili (in questi scenari parte da 20 ed aumenta con le installazioni) – i lettori sono invitati a inserire i propri assunti nel nostro modello – tuttavia crediamo che le nostre scelte non siano ne prudenti né aggressive e intendiamo migliorare la risoluzione della simulazione disaggregando le tecnologie rinnovabili specifiche come abbiamo fatto coi combustibili fossili.



(*) Sgouris Sgouridis è professore associato all'Istituto Masdar di Scienza e Tecnologia (Emirati Arabi Uniti). I suoi interessi di ricerca sono concentrati nella comprensione delle transizioni all'energia sostenibile usando la modellazione di sistemi tecnico-sociali. Ha lavorato sul concetto di valuta energetica, su quello dell'adozione di veicoli elettrici, sull'aviazione sostenibile e sulle transizioni energetiche sostenibili locali e globali. Ha dato inizio allo sviluppo del Consorzio per la Ricerca della Bioenergia Sostenibile all'Istituto Masdar ed è stato un membro del comitato di revisione del Premio Energia Futura Zayed negli ultimi quattro anni. Ha un dottorato in Sistemi Ingegneristici (MIT-2007), un Master in Tecnologia e Politica e un Master in Trasporti (MIT-2005) ed una Laurea in Scienze (ad honorem) in Ingegneria Civile ed Ambientale (199-Università di Aristotle).