Il "miracolo" del fracking spiegato. Potrebbe accadere di nuovo?

Un'immagine dalla presentazione della tesi di Louis Delannoy all'INRIA di Grenoble il 15 settembre 2023. Louis (lo vedete in basso a sinistra nell'immagine) ha lavorato sulla transizione energetica utilizzando modelli che prendevano esplicitamente l'EROEI (rendimento energetico dell'energia investita) in considerazione. I risultati sono in linea con quanto già sappiamo: la transizione è possibile ma non facile. Tuttavia, l'approccio di Delannoys ai calcoli ha portato a diversi spunti interessanti. Il primo riguarda il modo in cui il tight oil ha rivoluzionato il mercato petrolifero negli anni 2010. Si scopre che lo shale oil è stato un piccolo miracolo tecnologico. Può essere ripetuto? Una questione cruciale per il futuro dell’umanità. Il testo che segue si ispira alla tesi di Delannoy, pur riportando mie riflessioni personali. 

“Game Changer” è un termine abusato, ma si applica perfettamente all’impatto del fracking sul mercato petrolifero negli anni 2010. Mentre gli esperti erano in gran parte concordi nel ritenere definitivo il calo della produzione petrolifera statunitense, inaspettatamente il mercato è stato inondato dal nuovo “tight oil” o “shale oil” prodotto dal “fracking”, che ormai supera la produzione di petrolio convenzionale negli Stati Uniti con un rapporto superiore al 60%/40%. La produzione USA di tight oil è ancora in aumento, e potrebbe continuare ad aumentare almeno per qualche anno, anche se a costi di estrazione in aumento.  (fonte immagine)

Il successo dell’operazione tight oil solleva diverse domande: perché ha avuto tanto successo? Perché non è arrivato prima? Perchè non è stato previsto? Quanto durerà? Può essere replicato al di fuori degli Stati Uniti?  

La visione biofisica dell’estrazione petrolifera presuppone che le risorse “facili” (cioè quelle a basso costo) vengano estratte per prime. Queste sono le risorse che forniscono il più alto EROI (rendimento energetico per l'energia investita) e quelle che forniscono il ritorno economico più elevato. Man mano che queste risorse si esauriscono, lo sforzo di estrazione si sposta verso un EROI inferiore e quindi risorse più costose. I prezzi devono essere aumentati per mantenere il profitto e ciò influisce negativamente sulla domanda. Il risultato è la familiare "curva di Hubbert" a forma di campana. (qui visto in un'illustrazione dell'articolo originale del 1956 di Marion King Hubbert).

È stato a causa di questa visione che, negli anni 2000, molti esperti tendevano a liquidare il petrolio di scisto come una moda passeggera. Quando l’industria ha iniziato a estrarlo, la reazione è stata che, dal momento che il petrolio di scisto è arrivato molto dopo l’inizio del declino del petrolio convenzionale, doveva trattarsi di un tentativo disperato di estrarre da risorse a basso EROI. In effetti, la complessità e la sofisticazione dei macchinari necessari per le varie operazioni di trivellazione dello shale oil sono impressionanti. Si potrebbe pensare che l'intero macchinario sia inefficiente e costoso, un'impressione rafforzata dalle molteplici dichiarazioni nei media finanziari secondo cui gli investitori per la maggior parte non hanno guadagnato nulla con il fracking. 

Ma non sembra essere così. Diamo un'occhiata alla tabella all'inizio di questo post. Mentre il greggio convenzionale negli Stati Uniti ha ora un EROI di circa 10 alla bocca del pozzo, la stima riportata da Delannoy da un articolo di Brandt et al. è intorno a 30 per lo shale oil, sempre alla bocca del pozzo. Non c'è da riporre troppa fiducia in questi numeri; sono affetti da grandi incertezze. Ma sono in contrasto al modello biofisico semplificato che vede l’estrazione muoversi gradualmente da risorse con EROI elevato a risorse con EROI basso. 

Allora, cosa è successo? Ebbene, è una delle regole dell'universo che " Dio sceglie le cose stolte per confondere i saggi ( 1 Corinzi 1:27 ). I saggi, ovvero gli "esperti", tendono a concentrarsi su ciò che sanno e a respingere ciò che sanno. Non funziona così.  Il record degli esperti nella comprensione delle rivoluzioni tecnologiche è estremamente scarso. In campo energetico, tendono a riporre molta fiducia nelle "nuove tecnologie", ma quasi sempre scommettono su quelle sbagliate, ad esempio l'idrogeno. Parallelamente, si perdono le vere rivoluzioni, come quella dello shale oil. 

Anche di recente, gli esperti sono totalmente incapaci di credere o comprendere il nuovo punto di svolta, l’energia fotovoltaica, che ora ha un EROI abbastanza grande da distruggere tutte le alternative fossili. La maggior parte degli esperti non ha familiarità con la tecnologia fotovoltaica. Non riescono proprio a capire come una lastra grigia apparentemente semplice possa competere e superare le gigantesche turbine a vapore azionate da un enorme impianto nucleare. Fortunatamente, le tecnologie efficienti tendono ad affermarsi per la pura forza della loro efficienza. È successo per lo shale oil; sta accadendo per il fotovoltaico. Osserviamo i cambiamenti che avvengono anche se spesso non li comprendiamo. Come al solito, il futuro decide per noi. 

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Alcuni altri punti da considerare

1. L’ascesa del tight oil viene talvolta usata per denigrare i modelli biofisici e la curva di Hubbert. Questo è un grave errore. Il modello biofisico descrive perfettamente ciò che è accaduto negli Stati Uniti negli ultimi 20 anni se si tiene conto dell’elevato EROI dello shale oil. La tecnologia è uno dei fattori che possono cambiare la partita: gli aerei non invalidano la legge di gravitazione universale di Newton. 

2. Il tight oil è stato un successo, ma ciò non significa che sia una buona cosa, né che durerà per sempre. Ci mantiene dipendenti dai combustibili liquidi e rinvia la transizione tanto necessaria alle energie rinnovabili. Fortunatamente, anche questa risorsa ad alto EROI non può durare per sempre. Nonostante alcune affermazioni ottimistiche su “secoli di prosperità”, è probabile che raggiunga il suo picco nei prossimi anni, per poi iniziare a diminuire in modo irreversibile. 

3. La storia secondo cui gli investitori non hanno guadagnato nulla con lo shale oil è un po’ più difficile da comprendere. Se lo shale oil ha un EROI così buono, come è possibile che le persone non ne abbiano tratto profitto? In via provvisoria, ciò può essere spiegato assumendo che i profitti siano stati quasi completamente reinvestiti in nuove trivellazioni. Si noti, infatti, quanto è ripida la curva di crescita della produzione di shale oil. A quanto pare, gli investitori hanno aspettato che il petrolio di scisto guadagnasse un posto stabile nel mercato prima di iniziare a pensare ai profitti. Leggiamo sui giornali finanziari che la maggior parte degli investitori hanno dichiarato che ora smetteranno di buttare denaro in nuovi pozzi di shale, concentrandosi ora sulla massimizzazione dei profitti. Potrebbe essere uno dei motivi del recente aumento dei prezzi. Il che vuol dire, ovviamente, che la produzione si avvia verso il declino. 

3. È una cosa buona che l'EROI delle tecnologie di produzione di liquidi alternative allo shale oil, come Coal to Liquids (CTL) e Gas to Liquids (GTL), abbiano un EROI così basso (guardate l'immagine della tesi di Delannoy sopra ). Ciò significa che quando il tight oil inizierà a diminuire, non vedremo una corsa ai combustibili sintetici (grazie a Dio!). Potremmo assistere a un tentativo di spostarsi verso le sabbie bituminose, ma anche in quel caso l’EROI è probabilmente troppo basso per ripetere il miracolo dello shale oil. 

4. Resta una questione aperta in un contesto geopolitico. Perché il tight oil viene estratto solo (o quasi solo) negli Stati Uniti? Chiaramente, l’industria statunitense ha sviluppato tecnologie efficienti per la perforazione orizzontale e la fratturazione idraulica. Ma questi non sono così complessi da non poter essere replicati altrove, e la stessa industria statunitense potrebbe essere interessata ad applicarli in altri paesi. Allora perché, ad esempio, la Russia non sta sviluppando il petrolio di scisto della Formazione Bazhenov, situata nella Siberia occidentale ? Lo afferma l' Energy Information Administration statunitense, l'intera area potenziale dello shale di Bazhenov dispone di risorse di tight oil pari a più di mille miliardi di barili. Forse è un'esagerazione (spesso queste stime lo sono), ma è una cifra enorme che corrisponde a circa 30 anni di consumo ai ritmi attuali. Esistono molte altre potenziali risorse di tight oil nel mondo, ma nessuna viene sfruttata a un ritmo significativo. Questa partita geopolitica è destinata a rimanere per ora un mistero, e possiamo solo sperare che la rivoluzione fotovoltaica renda presto obsoleti i combustibili liquidi.

Louis Delannoy durante la discussione della sua tesi il 15 settembre 2023 a Grenoble. Indossa una maglietta "Limiti alla Crescita" (potete comprarne una su Zazzle ). 

Il grafico più impressionante del ventunesimo secolo: L'impero colpisce ancora!

 Domenica 27 novembre 2022

Nel 1956, Marion King Hubbert aveva previsto che la produzione di petrolio degli Stati Uniti avrebbe seguito una curva "a campana", iniziando un declino irreversibile intorno al 1970. Aveva sostanzialmente ragione ma, intorno al 2010, la curva di produzione ha ripreso a crescere. Questo brusco rimbalzo è stato un evento sorprendente che ha riportato gli Stati Uniti al ruolo di maggior produttore mondiale di greggio e a diventare sensibilmente più aggressivi in termini geopolitici. Sostenuto dalla sua grande produzione di petrolio, l'Impero sta tornando a colpire, ma per quanto tempo? (immagine di Paul Kedrosky)

Anni fa, James Schlesinger ha osservato che gli esseri umani hanno solo due modalità operative: la compiacenza e il panico. È un'osservazione che suona vera e che possiamo generalizzare in termini di gruppi: alcuni esseri umani sono catastrofisti e altri cornucopiani. Io tendo a schierarmi con i catastrofisti, al punto che ho creato il termine"effetto Seneca" o "precipizio di Seneca" per definire il rapido declino che si verifica dopo l'arresto della crescita. In effetti, le catastrofi sono un evento comune nella storia umana, ma è anche vero che a volte (raramente) un declino catastrofico può essere invertito: ho chiamato questo effetto il "Rimbalzo di Seneca".

Un esempio impressionante di rimbalzo è rappresentato dalla storia della produzione petrolifera statunitense. Probabilmente sapete che nel 1956 Marion King Hubbert propose la sua idea della curva "a campana". La sua previsione si rivelò approssimativamente corretta: la produzione petrolifera statunitense iniziò a diminuire dopo il picco del 1970, seguendo una traiettoria che sembrava irreversibile. All'inizio degli anni 2000, dopo quasi 40 anni di declino, nessun geologo sano di mente avrebbe detto che il declino poteva essere fermato, per non dire invertito. Non si trattava di essere catastrofisti o cornucopiani: i membri di entrambe le categorie erano normalmente d'accordo sul fatto che estrarre grandi quantità di petrolio da fonti "non convenzionali" era semplicemente impensabile in termini economici.

Poi è successo qualcosa che ha cambiato tutto. Ci sono voluti alcuni anni prima che la nuova tendenza fosse chiara ma, a metà degli anni 2010, non poteva più essere ignorata. Nel 2018, la produzione statunitense era tornata ai livelli del picco del 1970. Nel 2019 lo ha superato e ha continuato a crescere. La produzione di gas naturale ha seguito la stessa tendenza, salendo rapidamente a livelli mai visti prima. Nel 2020, la crisi del Covid ha causato un nuovo calo della produzione, attualmente solo parzialmente recuperato. Ma lasciamo perdere il Covid, per il momento. Cosa è successo per cambiare così tanto le cose nell'industria petrolifera statunitense?

Probabilmente sapete che la causa ha un nome e una storia: si chiama "tight oil" o"shale oil", ("petrolio di scisto") estratto tramite "fracking". Di per sé, non è nulla di particolarmente nuovo, il concetto era già noto negli anni 1930. L'idea è quella di utilizzare l'alta pressione per fratturare la roccia che contiene il petrolio. In questo modo il liquido può fluire in superficie. Il problema del fracking è che è costoso. Tanto che si dice comunemente che fino ad oggi nessuno ci abbia guadagnato. Nel 2017, un'analisi del Wall Street Journal è arrivata alla conclusione che, dal 2007, "le compagnie energetiche hanno speso 280 miliardi di dollari in più di quanto hanno generato dalle operazioni sugli investimenti nello scisto". Altri analisti hanno espresso gli stessi concetti: si può estrarre petrolio dagli scisti, ma non aspettatevi di farci soldi sopra. Allora, perché si insiste a buttare denaro buono dentro pozzi cattivi?

Ci sono buone ragioni. Quelli che hanno scartato la possibilità di estrarre il tight oil erano perfettamente in grado di valutare la convenienza economica del processo, ma non hanno considerato che il "mercato" è un'astrazione che non funziona sempre, anzi, non funziona quasi mai. Quindi, le entità finanziarie che forniscono denaro per l'esplorazione petrolifera fanno parte di un mix di interessi che comprende l'industria petrolifera, l'industria aerospaziale, l'industria militare e altri. Questo mix è ciò che tiene in vita l'economia statunitense. Ma non ci sarebbero industrie aerospaziali o militari se l'industria petrolifera non fosse in grado di produrre petrolio in abbondanza.

È impossibile dire come sia stata presa la decisione di riversare immense quantità di denaro nel tight oil. Forse è stata una decisione strategica presa dalla lobby militare del governo statunitense (si può anche notare una curiosità: perché gli Stati Uniti sono stati l'unico Paese a investire nell'estrazione di shale oil? Dopo tutto, ci sono giacimenti di petrolio di scisto in molti altri Paesi. Mi viene in mente una spiegazione, ma lascio ai commentatori il compito di tirar fuori teorie cospirazioniste). O forse, la lobby finanziaria si è resa conto di poter sopravvivere alle perdite dei propri investimenti nel petrolio se questi investimenti mantenevano altri settori dell'economia in grado di generare profitti. O, forse anche, è stata una decisione collettiva nata dal grande panico del 2008, quando il prezzo del petrolio è schizzato a 150 dollari al barile. Quell'evento ha spaventato tutti a sufficienza da convincere alcuni dei protagonisti che investire nel petrolio era una buona idea. In ogni caso, con il secondo decennio del XXI secolo, il mondo è cambiato.

L'immagine qui sopra è di Michael Roscoe. Non è aggiornata agli ultimi livelli di produzione di petrolio, ma mostra come gli Stati Uniti abbiano dominato il mercato petrolifero (e il mondo) fino agli anni Sessanta. Per un certo periodo sono stati sfidati dalla Russia e dall'Arabia Saudita, ma ora gli Stati Uniti stanno tornando al comando. Come tutti i sistemi complessi, l'impero americano dipende dall'afflusso di energia dall'esterno. Non sorprende quindi che l'impero stia ritornando a colpire!

Una delle conseguenze visibili del ritorno dell'Impero è l'abbandono dell'Afghanistan, che aveva invaso 20 anni fa alla ricerca di nuove risorse petrolifere in Asia centrale. Queste risorse si sono rivelate evanescenti, forse inesistenti, ma gli Stati Uniti hanno insistito ostinatamente per rimanere nell'area. Poi, con il tight oil, i poteri forti si sono resi conto che gli Stati Uniti non avevano più bisogno di quelle risorse. E che potevano concentrarsi su obiettivi più succosi, muovendosi in modo aggressivo per spingere il suo principale concorrente, la Russia, fuori dal mercato europeo del gas. Gli Stati Uniti si stanno comportando in modo aggressivo anche nei confronti della Cina, che considerano giustamente il loro principale concorrente a lungo termine. Se questo porterà a una guerra ancora peggiore di quella che è in corso è tutto da vedere. Ma è l'energia che rende possibili le guerre.

Ma quanto durerà l'abbondanza creata dagli scisti? Come sempre, il futuro è oscuro, ma non del tutto. Il petrolio di scisto rimane una risorsa limitata, per quanto spesso si senta dire che ci regalerà secoli di prosperità o addirittura che la tecnologia lo ha reso illimitato. Dopo lo tsunami del Covid, la produzione di shale oil ha ripreso a crescere, ma non ha ancora raggiunto il livello del 2019. Inoltre, la sua crescita sta chiaramente rallentando, mentre l'Impero sta affrontando nuovi vincoli in termini di risorse sovrasfruttate: terra, acqua, cibo, suolo fertile e altro ancora.

Il tight oil raggiungerà di nuovo un picco e, questa volta, per sempre? Non possiamo dirlo. Possiamo solo dire che l'impero americano sta seguendo il flusso e il riflusso delle risorse che lo fanno esistere. Questo è il potere dell'energia, e gli imperi non sono che schiavi delle forze che governano l'universo!