چالش‌های عظیم در برابر سیستم انرژی جهانی

«ساعت 24 - گزارش آینده‌پژوهی 2024» به تازگی توسط شرکت «بریتیش پترولیوم» منتشر شد. این گزارش به‌دنبال آن است که روندهای جدید و عدم‌قطعیت‌هایی که در جریان گذار انرژی با آن‌ها روبه‌رو می‌شویم را تا حد امکان تشریح کند. گزارش مذکور بر روی دو سناریو اصلی متمرکز است: «ادامه روند موجود» و « خالص انتشار صفر».

این گزارش به‌دنبال آن است که روندهای جدید و عدم قطعیت‌هایی که در جریان گذار انرژی با آن‌ها روبرو می‌شویم را تا حد امکان تشریح کند. در این قسمت پیشرفت گذار انرژی در چارچوب فاز افزایش انرژی به فاز جایگزینی انرژی را مرور می‌کنیم. 1- توسعه جهانی و اتفاقات مختلفی که در سال‌های اخیر رخ داده است، به روشن شدن چالش‌های عظیمی که در مقابل سیستم انرژی جهانی است، انجامیده است. با وجود اقدامات دولت‌ها و سرمایه‌گذاری‌های سریع در انرژی‌های کم کربن، انتشار کربن در حال افزایش است. در واقع، به‌جز پاییز 2020 و وقایع ناشی از همه‌گیری کووید-19، انتشار کربن پیوسته افزایش یافته و بودجه کربن متناسب با افزایش متوسط 2 درجه‌ای دما در حال اتمام است. با ادامه وضعیت موجود، این بودجه تا اوایل سال 2040 تمام خواهد شد. در همین راستا، شتاب بهره‌وری انرژی در سال‌های اخیر کم و در حدود متوسط سالانه 1 درصد بوده و از متوسط 10 سال گذشته که متوسط سالانه 4 درصد بوده به مراتب کمتر شده است. در مقابل، سرمایه‌گذاری در انرژی‌های کم کربن و به‌طور خاص انرژی بادی و خورشیدی، با سرعت خوبی همراه بوده است و هزینه ماژول‌های خورشیدی تا 60 درصد افت کرده است. 2- به جز این، وقایعی مانند جنگ اوکراین و وقایع اخیر خاورمیانه اهمیت موضوع امنیت انرژی و دسترسی به انرژی مقرون به صرفه و با قیمت مناسب را بار دیگر پررنگ کرد. تمرکز بر امنیت انرژی می‌تواند منجر به حمایت از طرح‌های افزایش بهره‌وری انرژی و تولید انرژی داخلی در کشورها (از جمله منابع سوخت‌های فسیلی موجود در کشورها) شود و نقش دولت‌ها را در طراحی و عملکرد بازارها تقویت کند. مفهوم سه‌گانه انرژی، که به معنی تامین انرژی پایدار، ایمن، و مقرون به صرفه توسط سیستم انرژی است، از گذشته محل بحث بوده است. با این حال، اهمیت آن در سال‌های اخیر بیش از پیش نمایان شده است؛ هر گذار موفق سیستم انرژی باید هر سه بعد امنیت، پایداری، و مقرون به صرفه بودن سه گانه انرژی را رعایت کند. 3- سیستم انرژی پیوسته در گذار و تغییر است و گستره وسیعی از عوامل می‌توانند گذار سیستم انرژی در 25 سال آینده را تحت تاثیر قرار بدهند. سیاست‌ها، توسعه فناوری‌ها، فشار اجتماعی و افکار عمومی، مسائل ژئوپلیتیکی، و مسائل مربوط به تامین مالی از جمله این عوامل هستند. لذا امکان پیش‌بینی دقیق نحوه تغییرات سیستم انرژی در آینده میسر نیست. بر این اساس، گزارش دورنمای انرژی شرکت BP از روش سناریو استفاده می‌کند. لازم به ذکر است که به‌دلیل مشابه، امکان تحقق هر یک از این سناریوها زیاد نیست اما این سناریوها بازه‌ای از خروجی‌های محتمل و ممکن را نشان می‌دهند که آنچه در عمل اتفاق خواهد افتاد می‌تواند چیزی بین این سناریوها باشد. در عوض، فهم و بررسی این سناریوها روندهای ممکن برای آینده سیستم انرژی و نحوه تغییرات آن را نشان می‌دهد و به تصمیم گیران برای اتخاذ تصمیم‌های استراتژیک کمک می‌کند. 4- در گزارش دورنمای انرژی شرکت BP سال 2024 از دو سناریو برای بررسی بازه خروجی‌های محتمل سیستم انرژی در 2050 استفاده می‌کند: سناریو «ادامه روند موجود» و سناریو «خالص انتشار صفر». سناریو ادامه روند موجود شامل سیاست‌های کنترل اقلیمی است که هم اکنون اجرا می‌شوند و در واقع وضعیت سیستم انرژی را در صورت ادامه وضعیت و روندهای فعلی نشان می‌دهد. سناریو «خالص انتشار صفر» به بررسی این می‌پردازد که چه تغییراتی در سیستم انرژی داده شود تا کاهش قابل ملاحظه‌ای در انتشار گاز دی‌اکسیدکربن رخ دهد. این سناریو در پی بررسی این پرسش است که چه بخش‌هایی از سیستم انرژی و به چه صورت باید تغییر کند تا انتشار تا سال 2050 به میزان 95 درصد کاهش یابد. این سناریو شامل سختگیرانه‌تر کردن سیاست‌های اقلیمی و تغییر در رفتار و ترجیحات است. در هر دو سناریو، با افزایش استانداردهای زندگی در کشورهای در حال توسعه، تقاضا برای انرژی افزایش خواهد یافت. 5- با افزایش اهمیت کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی و جایگزینی آن با انرژی‌های کم کربن، ساختار تقاضای انرژی دچار تغییر خواهد شد. انرژی بادی و خورشیدی به‌دلیل افت هزینه به سرعت رشد خواهند کرد و موجب برقی‌سازی بیشتر سیستم انرژی می‌شوند و تقاضا برای نفت در نهایت روند کاهش خواهد یافت که علت آن افزایش راندمان موتورهای احتراق داخلی و همچنین برقی سازی حمل‌ونقل است. با این حال، اینکه سهم گاز طبیعی در سبد انرژی چقدر باشد بستگی به سرعت گذار انرژی و توسعه انرژی‌های کم کربن دارد. سوخت‌های زیستی در هر دو سناریو توسعه‌خواهند یافت، اما سرعت این توسعه متفاوت است. توسعه هیدروژن کم کربن و سیستم‌های ذخیره‌سازی و استفاده از کربن نیز نیازمند حمایت‌های دولتی است و بین سناریوها متفاوت است. 6- توسعه انرژی‌های کم کربن در سال‌های اخیر شدت گرفته به‌نحوی که تولید انرژی بادی و خورشیدی بیشتر از دو برابر شده است. با وجود این رشد قابل توجه، گذار سیستم انرژی بین‌المللی هم اکنون در فاز «افزایش انرژی» قرار دارد. در این فاز، با اینکه انرژی‌های کم کربن به‌سرعت در حال رشد هستند و سهم خود را در سبد انرژی افزایش می‌دهند، اما این رشد به‌منظور پوشش تقاضای کل انرژی کافی نبوده و به‌اندازه کافی سریع نیست. در واقع مصرف هر دو انرژی‌های کم کربن و انرژی‌های فسیلی افزایش میابد. به همین دلیل میزان مطلق مصرف انرژی‌های فسیلی (و در نتیجه انتشار مربوط به آن) روند افزایشی دارد. 7- فاز «افزایش انرژی» در گذارهای ساختاری سیستم انرژی در طی تاریخ نیز رخ داده است. به‌عنوان مثال، در دوره‌ای مصرف زغال‌سنگ به‌شدت رشد کرد و با پشت سر گذاشتن زیست توده‌های سنتی (شامل چوب( به‌عنوان منبع اصلی انرژی اولیه جهان شناخته شد. سپس در دوره بعدی، تقاضا برای نفت‌خام افزایش چشمگیری یافت و جایگزین زغال‌سنگ به‌عنوان منبع اصلی انرژی شد. نکته حائز اهمیت در هر دو این گذارهای انرژی این است که با وجود افزایش مصرف حامل انرژی جدید، میزان مشابه یا حتی بیشتری از حامل‌های انرژی قدیمی (زغال‌سنگ و زیست توده) در کل دنیا مصرف می‌شدند. 8- در حال حاضر دنیا برای اولین بار در تاریخ با یک چالش مواجه است و آن گذار از فاز «افزایش انرژی» به فاز «جایگزینی انرژی» است. در فاز «جایگزینی انرژی»، رشد انرژی‌های کم کربن به حدی خواهد بود که نه تنها کل افزایش تقاضای انرژی را پاسخ دهند، بلکه جایگزین انرژی‌های فسیلی موجود شوند. این امر تنها در صورتی ممکن است که تولید انرژی‌های جدید و کم کربن با سرعتی بیشتر از افزایش نرخ تقاضای کل انرژی رشد یابد تا مصرف مطلق انرژی‌های قدیمی (فسیلی) کاهش یاید. 9- در سناریو ادامه روند موجود، دهه 2020 نیز یک دهه کامل از فاز «افزایش انرژی» است. با وجود افزایش انرژی‌های کم کربن تا 40 درصد اما مصرف سوخت‌های فسیلی هم افزایش خواهد یافت. با این حال، با کند شدن روند افزایش تقاضای انرژی، افزایش بهره‌وری انرژی، و افزایش انرژی‌ها کم کربن، دهه‌های 2030 و 2040 در فاز «جایگزینی انرژی» قرار خواهند داشت. با این حال اما در سال 2050 هنوز دوسوم انرژی اولیه جهان را سوخت‌های فسیلی تشکیل خواهند داد. شکل (1) تغییرات متوسط سالانه انرژی اولیه به تفکیک نوع انرژی را نشان می‌دهد.

شکل (1): تغییرات متوسط سالانه انرژی اولیه به تفکیک نوع انرژی

10- در سناریو «خالص انتشار صفر»، افزایش بیشتر انرژی‌های کم کربن و شتاب بیشتر بهره‌وری انرژی موجب می‌شود که سیستم انرژی در طی دهه 2020 وارد فاز «جایگزینی انرژی» شود. این جایگزینی در دهه‌های 2030 و 2040 شتاب یشتری خواهد گرفت به‌نحوی که تا سال 2050 سهم سوخت‌های فسیلی در انرژی اولیه به کمتر از 20 درصد کاهش خواهد یافت و انتشار کربن خالص نیز به نزدیکی صفر خواهد رسید. این جایگزینی سریع‌تر توسط دو عامل تشدید خواهد شد. اولین عامل، افزایش هر چه بیشتر انرژی‌های کم کربن خواهد بود که موجب جایگزینی هر چه بیشتر سوخت‌های فسیلی و با انرژی‌های کم کربن می‌شود. دیگری شتاب بیشتر بهره‌وری انرژی است که تقاضای انرژی اولیه در نیمه دهه 2020 به بیشینه خود رسیده و در طی دهه‌های 2030 و 2040 روند کاهشی خواهد داشت به‌نحوی که تقاضای انرژی در 2050 در سناریو «خالص انتشار صفر» حدود یک‌سوم سناریو ادامه روند فعلی است. 11- نکته‌ای که باید به آن توجه شود این است که هرچقدر دنیا بیشتر در فاز فعلی بماند و سناریو ادامه روند فعلی تداوم داشته باشد، امکان باقی ماندن در بودجه کربن متناسب با افزایش 2 درجه‌ای متوسط دما، که هدف «توافقنامه پاریس» است، سخت‌تر خواهد شد. تاخیر بیشتر باعث افزایش بیشتر هزینه‌های اقتصادی و اجتماعی ماندن در محدوده بودجه کربن افزایش متوسط 2 درجه‌ای دما خواهد شد.

عباس ملکی و همکاران- دانشکده مهندسی انرژی دانشگاه شریف