Mikor fognak elfogyni a Föld kőolaj készletei? Nagy kíváncsisággal vágtam neki ezen dolgozat megírásának, mivel ezzel a témával kapcsolatban csupán néhány kósza hírt hallottam innen-onnan, de igazán az egyiket sem tartottam száz százalékig megbízható forrásnak. Érdekelt, hogy vajon a tanult, tudományos közösségekbe publikáló emberek mégis hogyan vélekednek a kőolaj elfogyását illetően. Amikor elkezdtem keresgélni különböző forrásokban a legelső dolog, amit találtam a témával kapcsolatosan az az volt, hogy a lényeges kérdés igazából nem is az, hogy mikor fog az utolsó csepp kőolaj is elfogyni. Helyette inkább azt próbálják előrevetíteni, hogy mikor jön el az az időszak, amikor nagyobb lesz a kereslet a kőolajra, mint amennyit az olajmezőkből képesek kitermelni. Ugyanis ezen esemény időpontja után fel fog értékelődni a kőolaj. Manapság a kőolaj adja ez elsődleges energiaforrások körülbelül 40%-t [1], az emberiség száma folyamatosan gyarapszik, ezáltal az energia igénye is, és mivel ezidáig nem sikerült megfelelő alternatívát találni a kőolaj helyett ezért hiánya globális problémát fog jelenteni. Hubbert-féle olajhozamcsúcs-elmélet A témával kapcsolatban talán Marion King Hubbert neve a legismertebb. Ő a Shell Oil Company-nél dolgozott geológusként és az 1950-es, 60-as években kidolgozott egy elméletet, mellyel előre megjósolta, hogy az USA kőolaj termelése a 70-es évek elején fog tetőzni. Sokan nem hittek jóslatainak, de amikor 1971-ben valóban tetőzött az Egyesült Államok olaj kitermelése, akkor neve és elmélete hirtelen ismertté tette a szakmában dolgozók körében. Hubbert megfigyelte, hogy egy kútból való kitermelés a következőképpen alakul: Nulláról indul, egyre gyorsuló ütemben növekszik, majd elér egy csúcs értéket és ettől kezdve folyamatosan csökken a kitermelése. Hubbert érvei szerint a csúcs kitermeléshez tartozó év körülbelül akkor következik be, amikor elérték a kútból való összes kitermelhető olaj mennyiségének az 50%-áig. Tehát ha az éves kitermelést az idő függvényében ábrázolnánk, akkor egy a csúcs évre szimmetrikus harang alakú görbét kapnánk. (1.ábra, az ábrán a függőleges tengelyen az adott évben az átlagos napi kitermelés látható) 1
1. ábra: USA éves olaj termelése és a Hubbert modell [2] A Hubbert modell korlátai Mivel mára már elég sok termelési adat áll a kutatók rendelkezésére, ezért Hubbert elmélete alapján megpróbálták előre jelezni az Egyesül Államok egy-egy nagyobb kiterjedésű olajtermelő területire vonatkozóan a termelést. Tették ezt oly módon, hogy vették a korábbi termelési adatokat és azok alapján megpróbálták előre jelezni a termelést Hubbert elméletének segítségével, majd a kapott eredményeket összevetették a rendelkezésre álló adatokkal. A San Joaquin-völgyre vonatkozó eredmények láthatóak a 2.ábrán (folytonos vonal a mért adatok, szaggatott vonal az előre jelzések) A vizsgálatot úgy folytatták le, hogy vették a termelési adatokat először 1964-ig, majd 1982-ig, végül 2000-ig. Mind a három időpont után alkalmazták Hubbert módszerét majd egy koordináta rendszerben ábrázolták a valós és az elmélet alapján meghatározott termeléseket. Az ábráról leolvasható, hogy az idő előre haladtával folyamatosan módosultak a Hubbert módszer segítségével kapott előre jelzések. A becsült kitermelhető teljes mennyiség (EUR) az évek számának sorrendjében 8, 11,9 és 16,1 milliárd hordóra változtak [3]. Az ábrán látható korrigált előre jelzések abból adódnak, hogy a kutatók egy olyan vizsgálatot is elvégeztek, melyben a rendelkezésre álló adatokat módosították egy korrekciós tényezővel. 2
2. ábra: A San Joaquin-völgyre vonatkozó termelési adatok és előrejelzések különböző időpontokban [3] Látható tehát, hogy Hubbert elméletének vannak hiányosságai. Ilyen például az, hogy azt feltételezi, hogy termelés csak az időtől függ és ezért nem veszi figyelembe a technológiai és közgazdasági tényezőket. Valamint azt feltételezi, hogy egyetlen csúcs fog bekövetkezni a termelésben, ami nem minden esetben igaz. Hubbert görbe változatai Az előbb említett hiányosságok egy részének kiküszöbölésére alkotta meg Laherrére a multiple-hubbert approach -t, vagy magyarra fordítva talán a ciklikus Hubbert közelítés felel meg neki a leginkább. Hubbert görbéjét az alábbi egyenlettel lehet leírni (az eredeti egyenletben a k tényező nem szerepelt, azt később a pontosabb értékek miatt tették bele az egyenletbe): [4] = [ ( (1) )] Az egyenletben szereplő jelölések: 3
P: az aktuális olajtermelés (oil production) t: az aktuális idő (time) PM: termelési csúcs (max. production, peak production) tm: a csúcshoz tartozó időpont b: a görbe meredekségére vonatkozó érték k: tényező, mely 0 és 1 közötti értéket vehet föl Laherrére modellje Hubbert elméletén nyugszik, de Laherrére több ciklusból és ez által több csúcsból próbálta meg modellezni a kőolajtermelést. Koncepcióját több korábbi adat is alátámasztja, ugyanis sikerült ráhúznia elméletét Franciaország, Hollandia és az Egyesült Királyság kőolaj termelésére. A (2)-es egyenletet felhasználva a többszörös-hubbert modell -hez az alábbi összefüggés adódik: [4] = [ ( )], (2) ahol N a ciklusok száma. Laherrére módszerét felhasználva, két ciklust alkalmazva az 3. ábrán látható eredmények születnek a világ nyersolaj és folyékony földgáz (netural liquid gas NGL) termelésére vonatkozóan. Az ábrán látható három eset abban különbözik egymástól, hogy más-más véglegesen kitermelhető olaj mennyiséget (EUR, vagy az ábrán Utot-al jelölve) vettek számításba. A három eset lefedi a pesszimista (2000 milliárd hordó) és az optimista becslések (3000 milliárd hordó) közötti intervallumot. Az eredmények azt mutatják, hogy a pesszimista becslés esetén 2009-ben kellett volna tetőznie a kőolaj termelésnek. Abban az évben valóban csökkent a kitermelés, de ez inkább csak a 2008-as gazdasági válságnak volt köszönhető. A középső becslés szerint 2015-ben fog tetőzni a termelés és ebben az évben 30,7 milliárd hordó olajt fognak kitermelni. A legoptimistább becslés pedig 2021-re teszi az olajhozamcsúcs évét 32,1 milliárd hordós éves termelés mellett. Az ábrán látható, hogy a modellek jól illeszkednek a világ eddigi termeléséhez. A modell eredményeivel kapcsolatban azonban megjegyzendő, hogy nem veszi figyelembe a nem konvencionális kőolaj forrásokat (olajhomok, olajpala, stb.), amelyek pedig a kőolaj drágulásával könnyen előtérbe kerülhetnek és kitolhatják a végső olajcsúcs időpontját [4]. 4
2. ábra: A világ olaj termelése (nyersolaj + NGL) különböző forgatókönyvek esetén [4] Egy átfogó elemzés mely nem Hubbert elméletén alapszik 2005-ben a Tennessee Egyetemen David L. Greene és társai készítettek egy átfogó tanulmányt, amely sokkal több tényezőt figyelembe vesz, mint az eddig említett modellek. Vizsgálatuk során létrehoztak egy forgatókönyvet a világ jövőbeni energiafogyasztására vonatkozóan. Ezután megbecsülték az egyes régiók olajszükségleteit, meghatározták annak keresleti és kínálati görbéit, vették a görbék metszéspontját, végül ez alapján következtettek a régió készleteinek várható kimerülési időpontjára. 4.ábra Modelljükben az igazolt készletekből történik az adott régiónak a fogyasztása. A régió akkor nem tudja kielégíteni saját szükségleteit ha annak R/P aránya (olaj tartalék/olaj termelés) elér egy bizonyos szintet. (Ez ellent mond Hubbert követőinek, mert szerintük nem lehet a kitermelést növelni 50%-os kimerülési pont után). A bizonyított készletek után vannak töltve a becsült készletekből. Ezek olyan mezőket jelentenek melyeket majd 50% valószínűséggel később fognak felfedezni, illetve az olyan mélytengeri és Északi- Déli Sarki mezők melyek még nincsenek kiaknázva. Ezekből a készletekből annyi az éves levonás, amennyi a bizonyított készletekből való fogyasztás egészen addig, amíg ezt megengedik a becsült készletek. 5
3. ábra: A modell működése [1] A spekulatív források az USGS (US Geological Survey - Amerikai Földtani Intézet) szerint 5 és 50% valószínűséggel fölfedezésre váró mezők nagyságának különbsége. Mind a három konvencionális forrás ki van egészítve egy készlet növekedéssel. Ez azt próbálja reprezentálni, hogy a későbbiekben előfordulhatnak olyan technikai újítások melyek növelik a már meglevő mezőkből kinyerhető olaj mennyiséget, vagy a kőolaj felhasználás terén lesznek olyan változások, amik csökkentik a fogyasztást. Ha egy régiónak elfogynak a konvencionális készletei akkor azt más régióktól próbálja pótolni egészen addig, amíg az olcsóbb, mint a nem konvencionális forrásokhoz nyúlni (5.ábra). Megjegyzendő, hogy a készletek nagyságára vonatkozó adatok két forrásból származnak. Az egyik forrás az USGS mely optimista becsléseket ad, a másik forrás pedig J. Campbell, aki a pesszimista becslések legfőbb képviselője. 4. ábra: Olaj készletek megoszlása [1] 6
Az említett forgatókönyvek közül az egyik szerint a jövőben a technológia fejlődés minél inkább ki akarja majd aknázni az olaj készleteket, míg a másik egy ökológia vezérlésű forgatókönyv, melyben várható több nemzetközi egyezmény és egyéb szigorítások, amik hátráltatni fogják a kőolaj fogyasztást. Az első szerint a népesség 2050-re 10,1 milliárdra, a világ elsődleges energia fogyasztása pedig 25 Gtoe-ra fog nőni. A második forgatókönyv esetében ugyanezek az adatok szintén 10,1 millárd és 14 Gtoe. A modell külön valószínűségi eloszlással kezeli azt is, hogy a Közel Keleti régió országai most is visszafogják termelésüket és nem tudni, hogy a jövőben ezt hogyan akarják módosítani. A vizsgálata eredményeinek egy kis része látható a következő ábrákon. A6.ábra az USGS és Campbell adatainak átlagával készült az első forgatókönyvet feltételezve. Látható, hogy a világ olaj fogyasztása 2000 és 2050 között 4 Gtoe-ről 9.5 Gtoe-re növekszik. A Közel Keleten kívüli régiók (ROW) konvencionális termelése 2020-ban tetőzik, de az ezutáni csökkenés csekély (-075%/év). Eközben a közel keleti régió termelése konstans marad 2050-ig. Megfigyelhető az is, hogy az ROW olaj csúcs után egyre növekszik a nem konvencionális készletek kitermelése. [1] 6. ábra: Világ olajtermelése USGS becslései alapján [1] 7.ábra: Világ olaj termelése Campbell adatai alapján [1] Teljesen más képet kapunk, ha Campbell becsléseit alkalmazzuk ugyanabban a forgatókönyvben. Ekkor ROW termelése már 2008-ban fog tetőzni, és a világ olajtermelése pedig 2019-ben éri el csúcspontját, ráadásul ekkor már a nem konvencionális források is túl lesznek csúcspontjukon. Ennek következtében egy hatalmas űr keletkezik az energia termelésben, amit más forrásokkal és az energia igény csökkentésével lehet csak betölteni. (7.ábra) [1] Az ökológia vezérlésű forgatókönyv esetén az USGS adatait használva az összes olajkészletre vonatkozó tetőpont 2020-ban fog bekövetkezni 5 Gtoe alatt és le fog csökkeni 4 Gtoe-ra 2050-ig, ami körülbelül a fele a másik forgatókönyvben tapasztalt értéknek. A Közel Keleten kívüli régiók termelési csúcsa 2015- ben lesz 3,1 Gtoe-nél, a Közel Kelet termelése pedig mindvégig állandó marad. A nem konvencionális 7
olajak kitermelése 2015 után folyamatosan növekszik annak ellenére, hogy Közel Kelet képes lenne ellátni a felmerülő igényeket. (8.ábra) [1] Összegzés 8. ábra: Világ olaj termelése az ökológiailag vezérelt forgatókönyv esetén [1] Látható, hogy a módszerek nagy részében közös vonása az, hogy egyszer elfog jönni egy pont mely után világszinten csökkeni fog az olaj termelés és ezt az időpontot 2020 környékére teszik. Ettől Campbell erősen pesszimista véleménye tér csak el, az ő becslései alapján már be kellett volna következnie az olajhozam csúcsnak. Optimistább becslések szerint bár a konvencionális kőolaj termelés valóban tetőzni fog 2020 körül, de az ebből fakadó hiányt pótolni fogják a nem konvencionális források, csak kérdés az, hogy milyen áron. Én hiszek az olajcsúcs közel jövőbeni bekövetkezésében és véleményem szerint úgy lehet a hatását csökkenteni, ha visszaszorítják a kőolaj iránti éhséget (például gépjárművek hajtására hidrogént használnak), vagy sikerül helyette egy árban hasonló, de inkább olcsóbb alternatívát találni megóvva ezzel a társadalmunkat egy újabb világ méretű válságtól. 8
Források [1] David L. Greene: Have we run out of oil yet? Oil peaking analysis from an optimist a perspective. University of Tennesse, Knoxville, USA, 2005 december [2] Brian Gallagher: Peak oil analyzed with a logistic function and idealized Hubbert curve. Ecotoics Incorporated, Los Angeles, USA, 2010 [3] Schultz György: A Hubbert-féle módszer megbízhatatlan nem lehet tudni, mikor fog tetőzni a világ olajtermelése?, ENERGIAELLÁTÁS, ENERGIATAKARÉKOSSÁG VILÁGSZERTE, 45. k. 11. sz. 2006. p. 27 49. [4] G. Maggio, G. Cacciola: A variant of the Hubbert curve for world oil production forecasts, CNR-Instituto di Techologie Avanzate per I Energia, Messina, Italy, 2009 Tartalomjegyzék Hubbert-féle olajhozamcsúcs-elmélet...1 Hubbert görbe változatai...3 Egy átfogó elemzés mely nem Hubbert elméletén alapszik..5 Összegzés..8 Források.9 9