📗 8 notatek z Vaclava Smila o 71 liczbach, klątwie Moore'a i Mordor Economy
[9 min] O klątwie Moore'a, mrzonkach z elektrycznymi kontenerowcami, "Mordor Economy" i jak okna trójkomorowe mogą nas prędzej uratować niż Tesla.
Drodzy,
W dobrym tonie ostatnio jest czytać Vaclava Smila: sytuuje się gdzieś na przeciwległym biegunie do Paolo Coelho antropologii Yuvala Harari, choć nieraz mi podpada pod biszkoptowy ton piewców neoliberalnego optymizmu pokroju Pinkera, ale okraszony liczbową goryczką.
Myślę, że daleki jest od klimatycznego denializmu - raczej w tematach odnawialnych źródeł energii czy transformacji energetycznej bije od Smila nie tyle pesymizm co sceptycyzm względem nadmiernego optymizmu. Bliżej w jego rozważaniach do pytań ile surowców potrzeba do przejścia na odnawialne źródła energii i czy bardziej zbawienna dla klimatu od aut elektrycznych nie będzie wymiana szyb w oknach na trójkomorowe.
Kalkulofilski zalew liczb i źródeł w Liczby nie kłamią. 71 rzeczy, które trzeba wiedzieć o świecie - w czym Smil jest sprawny - bywa nieraz bronią obosieczną: udowadnia, obnaża, ale w tym gąszczu potrafi przemycić swoją i agendę subiektywnych opinii w osnowie obiektywnych prawd, bo przecież “liczby nie kłamią”.
Polecam książkę przewertować, a tu tylko kilka fragmentów, które mnie zainteresowały:
🤗 1. Szczęście i heavy metal
👶 2. Ostateczny wskaźnik jakości życia: umieralność niemowląt
📟 3. Klątwa Moore'a: dlaczego postęp techniczny zjamuje więcej czasu niż nam się wydaje
🌞 4. Złudna wizja Solarpunk i powolna transformacja energetyczna
🛳 5. Case study: mrzonka elektrycznego kontenerowca
🚲 6. Nadzieja: siliniki są starsze od rowerów, czyli że potrzeba nieraz latających aut, żeby mieć 140 znaków
🪟 7. Portójne oszklenie okien zamiast minireaktorów jądrowych
🚶♂️ 8. Nadzieja i pokora: antropocen, ludzka potliwość i pogoń za antylopą
Czas potrzebny na przeczytanie: 9 min 01 sekund. Jeśli Ci się spodoba - udostępnij lub przekaż komuś, kogo interesuje ta tematyka.
Ważne: na końcu mała ankieta do Was czytelników (myślę o małym eksperymencie i ciekaw jestem, czy bylibyście zainteresowani).
🤗 1. Szczęście i heavy metal
Niedawno dzieliłem się zabawną obserwacją dotyczącą współwystępowania poziomu szczęścia a ilości zespołów heavy metalowych w danym kraju - w obu przypadkach przodują kraje Skandynawii.
W tym kontekście zwróciłem uwagę na rozdział Co nas uszczęśliwia, w którym autor zwraca podejmuje kilka kwestii:
Brak korelacji między poczuciem szczęścia a liczbą popełnianych samobójstw. “Analiza przeprowadzona we wszystkich europejskich krajach wykazała brak jakiegokolwiek związku między tymi dwoma zmiennymi. Niektóre z rzekomo najszczęśliwszych państw na świecie mają stosunkowo wysokie wskaźniki samobójstw, podczas gdy w niektórych krajach zajmujących niskie pozycje w rankingu szczęścia wskaźnik samobójstw jest bardzo niski”
Kraj jak Meksyk pochłonięty falą przestępczości, z wysokim wskaźnikiem zabójstw i przemocy został sklasyfikowany na 23. miejscu (wyżej niż Francja). Argentyna z kryzysem ekonomicznym jest wyżej niż Japonia, Panam przegoniła Włochy. Zdziwienie tym faktem pewnie więcej mówi o naszym systemie wartości, który źródła szczęścia upatruje głównie w dobrobycie.
Na marginesie: Durkheim opisując zjawisko anomii społecznej wykazywał, przedstawiając dane statystyczne, że kryzys gospodarczy nie tylko nie zwiększa liczby samobójstw, ale raczej je ogranicza.
Definicja szczęścia? W kontekście powyższego, zawsze warto przyjrzeć się co brane jest pod uwagę przy definicji szczęścia i jakie wartości / światopogląd taki indeks odzwierciedla np. PKB per capita, wsparcie społeczne (oceniane na podstawie odpowiedzi na pytanie: "Czy masz przyjaciół lub krewnych, na których możesz liczyć w trudnej sytuacji?"), średnia długość życia w zdrowiu (oceniana na podstawie danych Światowej Organizacji Zdrowia, które uwzględniają sto różnych czynników), swoboda dokonywania wyborów życiowych (oceniana na podstawie odpowiedzi na pytanie: "Czy uważasz, że masz wystarczającą swobodę kierowania własnym życiem?"), hojność („Czy w ciągu ostatniego miesiąca przekazałeś pieniądze na jakąś organizację charytatywną?") oraz szacowany przez badanych poziom korupcji w danym kraju (zarówno w kręgach biznesowych, jak i rządowych).
👶 2. Ostateczny wskaźnik jakości życia: umieralność niemowląt
Jednym z najlepszych jednoczynnikowych wskaźników jakości życia jest umieralność niemowląt, czyli liczba zgonów niemowląt w ciągu pierwszego roku żcyia na 1000 urodzeń żywych.
Osiągnięcie niskiej liczby zgonów nie jest możliwe bez spełnienia podstawowych warunków:
poziom opieki zdrowotnej (zwłaszcza opieki prenatalnej, perinatalnej i neonatalnej)
prawidłowego odżywiania matek i dzieci
warunków mieszkaniowych i sanitarnych
dostępności pomocy społecznej dla rodzin w trudnej sytuacji
Większość państw o najniższym współczynniku umieralności niemowląt ma niewielką liczbę mieszkańców (poniżej 10 milionów, a nawet poniżej 5 milionów); wiele z nich cechuje również wysoki stopień homogeniczności.
USA i Rosja pod tym względem są na tym samym poziomie.
📟 3. Klątwa Moore'a: dlaczego postęp techniczny zjamuje więcej czasu niż nam się wydaje
Od kilku ostatnich dekad żyjemy pod presją prawa Moore’a i na podstawie tempa wzrostu zagęszczenia tranzystorów na chipach próbujemy szacować ogólny postęp techniczny.
Smil określa to mianem klątwy Moore’a tj. błędnej ekstrapolacji i nadmiernych oczekiwań związanych z postępem ludzkości, której rytm nadawać ma moc obliczeniowa procesorów.
Na jakość życia wpływ ma wiele różnych procesów, których efektywność rośnie jednak stosunkowo powoli. Zwłaszcza dotyczy to produkcji żywności i energii, transportu ludzi i towarów. Przykłady:
Żywność: W przypadku ryżu, najważniejszej uprawy w Chinach, średni plon z hektara zwiększa się w ciągu ostatniego półwiecza o 1,6% rocznie; [W XX wieku średnie plony podstawowych zbóż podwoiły się, potroiły czy może wzrosły o cały rząd wielkości. A to właśnie te osiągnięcia - a nie zwiększenie możliwości telefonów komórkowych czy pojemności pamięci masowej w chmurze - umożliwiły niemal pięciokrotny wzrost liczby ludności świata w latach 1900-2020. ]
Wydajność, z jaką turbogeneratory parowe w elektrowniach przetwarzają energię cieplną w energię elektryczną, wzrastała w XX wieku o mniej więcej 1,5 % rocznie;
Energochłonność produkcji stali (zużycie koksu, gazu ziemnego i energii elektrycznej) zmniejszyła się z ok. 50 gigadżuli na tonę w roku 1950 do niespełna 20 gigadżuli na tonę w roku 2010 - spadek poziomu energochłonności wynosił zatem 1,7 % rocznie.
Innymi słowy: Innowacje w dziedzinach niezdominowanych przez mikrochipy nie poddają się prawu Moore'a i dokonują się w tempie o rząd wielkości wolniejszym.
Pragniemy wierzyć, że do rozwoju ludzkości przyczynił się głównie komputer, atom i spektakularne innowacje, ale może w większym stopniu były to tabletka antykoncepcyjna, aktywizacja zawodowa kobiet jako połowy populacji i pralka niosąca ulgę w przyziemnym codziennym problemie?
Nieco skrajnie w mojej opinii, ale warte nieraz skonfrontowania się w naszych ciągłych zapędach pod egidą “the next big thing”:
“Dlaczego nie zajmiemy się poprawianiem procedur wsiadania na pokład samolotów, zamiast snuć na jawie o nieśmiertelności czy pociągach hyperloop?”.
🌞 4. Złudna wizja Solarpunk i powolna transformacja energetyczna
Optymizm związany z doniesieniami na temat rozwoju energetyki wiatrowej i słonecznej ma swoje podstawy, ale niestety bywa jeszcze nadmierny w zestawieniu z potrzebami: “(…) w 1992 roku elektrownie słoneczne i wiatrowe zaspokajały jedynie 0.1% światowego zapotrzebowania na energię elektryczną, a w roku 2017 było to już 4,5%. Niemniej jednak, w ciągu tych 25 lat, udział energetyki wiatrowej i słonecznej w dekarbonizacji energii elektrycznej był mniejszy niż udział sektora hydroenergetycznego. Jeszcze mniejszy był ich udział w ogólnej dekarbonizacji gospodarki, co wynika z tego, że instalacje słoneczne i wiatrowe wykorzystywane są tylko do produkcji energii elektrycznej, której udział w całkowitym końcowym zużyciu energii na świecie stanowi jedynie ok. 27%”.
Bez paliw się nie obędzie. Solarpunkowa wizja, w której oddajemy się codziennym czynnościom skąpani w mariażu zieleni i futurystycznego urbanizmu zasilanego energią słoneczną, ma więcej z greenwashingowej utopii niż realnych ambicji. Niestety, póki co bez paliw kopalnych niemożliwe są:
Transport dalekodystansowy wykorzystujący naftę lotniczą, olej napędowy, olej bunkrowy i skroplony gaz ziemny.
Przemysł hutniczy nie mógłby produkować co roku miliarda ton żelaza (wielkie piece, w których wytapia się żelazo, opalane są koksem uzyskiwanym z węgla kamiennego)
Przemysł cementowy nie mógłby produkować rocznie 4 miliardów ton cementu (wytwarzanego w piecach obrotowych, opalanych pyłem węglowym i innymi paliwami kopalnymi o niskiej jakości).
Syntetyza rocznie prawie 200 milionów ton amoniaku i ok. 300 milionów ton plastiku (surowcem do produkcji tworzyw sztucznych jest gaz ziemny i ropa naftowa) ani zapewnić normalnego funkcjonowania sektora ciepłowniczego (opartego głównie na gazie ziemnym).
Smil dodaje: “Eliminacja nafty jako paliwa lotniczego będzie jednym z największych wyzwań na drodze do uwolnienia świata od emisji dwutlenku węgla. Choć lotnictwo odpowiada jedynie za mniej więcej 2% ogólnej emisji tego gazu oraz za mniej więcej 12% emisji wytwarzanej przez sektor transportu, to jednak w przypadku samolotów przejście na napęd elektryczny jest o wiele trudniejsze niż w przypadku samochodów czy pociągów.”
…ale oczywiście te wszystkie wymogi są wyzwaniem jedynie przy utrzymaniu paradygmatu ciągłego wzrostu: “czy musimy jeść awokado z drugiego końca świata, czy musimy tyle budować? Czy musimy podróżować z tak dużymi prędkościami za cenę znacznie większego zużycia energii, kiedy w porównaniu z rejsem Siriusa z roku 1838 udało się nam skrócić czas transatlantyckich podróży o ponad 98 procent?”).
…z drugiej strony, infrastruktura dla odnawialnych źródeł energii też potrzebuje się “odnawiać”: panele słoneczne po 25-30 latach nadają się do wymiany, więc musimy w tym celu wydobyć surowce, zbudować panele i przetransportować je.
🛳 5. Case study: mrzonka elektrycznego kontenerowca
Raz po raz pojawiają się informacje o samolocie czy kontenerowcu napędzanym energią elektryczną. Smil nie odrzuca pomysłu jako głupi, ale analizuje jakie fizyczne (i ekonomiczne) ograniczenia stoją na drodze do realizacji:
Aby kontenerowiec wyposażony w najlepsze dostępne obecnie akumulatory litowo-jonowe (300 Wh/kg) mógł pokonać w ciągu miesiąca trasę z Azji do Europy, umieszczony na jego pokładzie zespół akumulatorów musiałby ważyć 100 000 ton (dla porównania masa akumulatorów litowo-jonowych w samochodzie elektrycznym to ok. 1 tona). Same akumulatory stanowiłyby zatem 40% dopuszczalnej ładowności statku, co byłoby całkowicie nieopłacalne pod względem ekonomicznym.
Konkluzja jest oczywista. Aby zbudować kontenerowiec o napędzie elektrycznym, którego silniki i akumulatory ważyłyby nie więcej niż silnik i paliwo dużego statku kontenerowego o napędzie spalinowym (odpowiednio 2000-5000 ton), potrzebowalibyśmy akumulatorów o gęstości energii dziesięciokrotnie większej od tej, którą oferują najlepsze obecnie akumulatory litowo-jonowe. Trudno będzie to osiągnąć: w ciągu ostatnich 70 lat gęstość energii akumulatorów przeznaczonych do użytku komercyjnego zwiększyła się nieco ponad czterokrotnie.
🚲 6. Nadzieja: siliniki są starsze od rowerów, czyli że potrzeba nieraz latających aut, żeby mieć 140 znaków
Pisałem w poprzednim wydaniu Notatki o tym jak świat wymiotuje softwarem o obserwacji Smila, że silniki są starsze niż rowery i że może powinno nas to napawać optymizmem.
Rower z pozoru prostszy niż silnik (skonstruowany przez Watta w 1776) nie mógł zaistnieć wcześniej ze względu na kilka ograniczeń technologicznych i infrastrukturalnych:
Rozpowszechnienie się roweru wymagało zastąpienia drewnianej konstrukcji metalową, której produkcja nie była dostępna w 1817;
brak nieutwardzonych dróg i infrastruktury czyniło taki pojazd niepraktycznym, a pneumatyczne ogumienie pojawiło się dopiero pod koniec XIX wieku;
Po trzecie poziom dochodów mieszkańców miast wciąż był na tyle niski, że mało kto mógł sobie pozwolić na zakup maszyny służącej niemal wyłącznie do celów rekreacyjnych;
Na marginesie ciekawostka o tym jak przełomowa musiała być końcówka XIX wieku i że codzienność w pewnych aspektach nie różniła się tak bardzo od dzisiaj: w 1899 prasowaliśmy ubrania, piliśmy colę, dojeżdżaliśmy do biura tramwajem lub rowerem, wchodziliśmy do biura przez obrotowe drzwi napędzane energią elektryczną z turbiny parowej i wjeżdżaliśmy na ostatnie piętro windą elektryczną.
…i oczywiście umieraliśmy na polio, nie mieliśmy antybiotyków, praw wyborczych kobiet a wskaźnik analfabetyzmu w USA wynosił 13.3%.
🪟 7. Portójne oszklenie okien zamiast minireaktorów jądrowych
W kontekście powyższej refleksji na temat technologicznego solucjonizmu - i coraz śmielszych pomysłów jak minireaktory jądrowe czy genetycznie usprawnione procesy fotosyntezy - warty uwagi jest przykład (stosunkowo) prostego i mało spektakularnego rozwiązania pozwalającego zredukować zapotrzebowanie na energię: wymiana okien.
Zarówno w Stanach Zjednoczonych, jak i w krajach Unii Europejskiej, budynki generują około 40% całkowitego zużycia energii pierwotnej (na drugim miejscu jest transport, który odpowiada za 28% zużycia energii w USA i około 22% w UE).
Współczynnik przenikania ciepła w przypadku okien z pojedyczną szybą wynosi od 5,7 do 6 watów na m2 na jednego kelwina; przy podwójnych oknach współczynnik przenikania ciepła spada do 3,3, natomiast przy trzech szybach i wypełnieniu komór międzyszybowych argonem współczynnik przenikania spada nawet do 0,6.
Zastosowanie takiej izolacji redukuje utratę ciepła o 90% w porównaniu z oknami z pojedynczą szybą, bez pokrycia niskoemisyjnego. Jest to jedyne rozwiązanie energooszczędne o tak wysokiej skuteczności, które można stosować na tak dużą skalę.
...ale żeby nie było tak różowo to poza stosowaniem potrójnego szklenia okien, istnieje niewiele innych sposobów zmniejszenia zużycia energii tam, gdzie zużywa się jej najwięcej.
Dodatek: moim guru i źródłem cennych informacji w temacie ekonomii zmian klimatycznych jest nieustannie Marta Bogacz. Ostatnio słuchałem poleconego od niej szalenie ciekawego Dr. Simon Michaux: “Minerals and Materials Blindness” | The Great Simplification #19 o material blindness (jedno to wykończenie się zasobów drugie to skończenie się możliwości na wydobycie) i Mordor Economy, czyli hipotetyczna wizja, w której w 2040 roku 50% światowej ekonomii stanowić będzie górnictwo zorientowane na wytwarzanie energii, a drugie 50% na naprawę szkód.
🚶♂️ 8. Nadzieja i pokora: antropocen, ludzka potliwość i pogoń za antylopą
W jednym z pierwszych rozdziałów Smil zwraca uwagę na istotną przewagę gospodarki energetycznej naszego ludzkiego ciała tzn. jak wydzielanie potu pozwoliło stać się nam bezkonkurencyjnymi drapieżnikami:
Nasi przodkowie nie potrafili co prawda przegonić antylop, ale w upalny dzień mogli podążać za nią tak długo, aż padła z wyczerpania (…). Nie jesteśmy jako gatunek najszybszymi ani najsprawniejszymi zawodnikami, jednak nadrabiamy to wytrwałością - na którą możemy sobie pozwolić dzięki wydajnej pracy naszych gruczołów potowych.
Ta wytrwałość z jednej strony napawa optymizmem, że jako gatunek jakoś sobie poradzimy i że ogłaszanie epoki antropocenu, która zaczęła się 8000 lat temu tj. sekundę temu na historycznym zegarze Ziemi, nie jest przedwczesna.
Z drugiej strony, tak duże przeświadczenie o doniosłej sprawczości naszego gatunku zostawia nas z mrożącą konstatacją, że może nic poza nami nie jest w stanie nas powstrzymać również od zagłady.
Miłej niedzieli,
Kamil Stanuch
Eksperyment:
PS. Jak oceniasz dzisiejszy mail?