בסיס אנרגטי לכלכלה

הבסיס האנרגטי של הכלכלה מתאר את תשומות האנרגיה של המערכת הכלכלית האנושית ואת זרמי האנרגיה שקיימים בטבע והקשרים שלהם לכלכלה האנושית. המודל מבוסס על הבחנה בין זרמים ומאגרים.

בסיס אנרגטי זה כולל בתוכו את משק האנרגיה העולמי ואנרגיות נוספות שמשמשות את בני האדם ללא ידעתם והם בגדר מוצר חינם או שהן מניעות שירותים אקולוגיים שהאדם זקוק להם שגם הם שירותי חינם של הטבע. לדוגמה אנרגיית שמש היא חלק קטן מתוך משק האנרגיה האנושי, אבל היא במקביל גם מחממת את כדור הארץ , מאפשרת קיום של חיים עליו, מאפשרת זרימה של נוזלים, וגם מאפשרת לאדם לגדל יבולי חקלאות שדורשים שימוש בשמש, מסיעה ענני גשם על ידי יצירת אנרגיית רוח ועוד שירותים שנחשבים חינמיים משום שהם נפוצים כל כך. שירותים נסתרים אלה של השמש באים לידי ביטוי באופן חלקי מאוד ועקיף בערכן של אדמות חקלאיות שטופות שמש, מוצרים מהיער הטרופי, אתרי תיירות ועוד.

חלוקת זרמי האנרגיה לתחומי ניתוח

ניתן לחלק את הזרמים והמאגרים האלה ל-4 קטגוריות גסות:

• זרמים גאופיזיים - אלו זרמים שקיימים בכדור הארץ גם ללא קיום יצורים חיים.
• זרמים ביוטיים טבעיים - זרמי אנרגיה שהיו קיימים בטבע עוד לפני הופעת האדם.
• זרמי ביוטיים מנוהלים - זרמים אופיניים לחברה אנושית חקלאית
• זרמים א-ביוטיים מנוהלים - זרמים אופיניים לחברה אנושית מתועשת.

עיקר האנרגיה שמניעה את 3 התחומים הראשונים היא אנרגיה מהשמש - אנרגיה סולארית וכן גלגולים אחרים שלה כמו אנרגיית רוח, אנרגיית זרמי ים, גלי ים ועוד. בעוד שכיום עיקר האנרגיה המשמשת את התחום הרביעי היא אנרגיה שמקורה בדלק מחצבי (פחם, נפט, גז, אורניום), בעתיד ייתכן ועיקר האנרגיה של תעשייה בת קיימא ושל כלכלה בת קיימא תהיה אנרגיה מתחדשת.

תחום החקלאות עבר בשנות המאה ה-20, מהפכה של ממש. המהפכה הירוקה שבמסגרתה חלק גדול מהפריון הגבוה יותר שלו נובע מתשומות של דלק מחצבי. יש תשומות אנרגיה גבוהות שעוברות מהתחום הא-ביוטי המנוהל לחקלאות המתועשת - הפקה של דשן כימי בתהליך האבר, כריית פוספטים ואשלג, תפעול טרקטורים ומיכון חקלאי אחר, וכן הפקת חומרי הדברה. בכך חלק גדול מהחקלאות ואיתה המזון עברו מניצול משאבים מתחדשים כמו אור שמש להיות תלוי במשאבים מתכלים.

בזרמים הביוטיים הטבעיים מופיעה חלוקה מוכרת מתחום האקולוגיה - מארג המזון. בתהליך ייצור ראשוני יוצרים הצמחים אנרגיה כימית שנוצרת מפוטוסינתזה. בעלי חיים צמחונים ניזונים מהצמחים וטורפים ניזונים מהצמחוניים, כאשר כל רמה יכולה לנצל כמות יורדת של אנרגיה בגלל החוק השני של התרמודינמיקה. בנוסף לזרמים אנרגיה מוכרים אלה, אפשר להוסיף אנרגיות נוספות שנכנסות למערכת הביוטית הטבעית: אידוי מים יחד עם גשם שמייצר גשמים ומים מתוקים, זרמי אוקיינוס שחוסכים אנרגיה לדגים ומסיעים מזון, זרמי אוויר עולים שמסעיים לתעופה של עופות, או רוחות שמסיעות זרעים של צמחים.

בדומה למגבלה הביוטית הטבעית, אפשר לראות בתרשים את המגבלות האנרגטיות שפועלות על הכלכלה האנושית - הן בתחום של ייצור מזון וחקלאות, והן בתחום של שימוש באנרגיה לכל שאר המוצרים (מוצרים א-ביוטיים ברובם, למעט מוצרי עץ, בדים ונייר).

אנרגיה מתחדשת בשירות האדם כמעט ואינה מופיעה בתרשים - מלבד אנרגיה סולארית וביומאסה, יש גם אנרגיית רוח, אנרגיה הידרו אלקטרית ואנרגיה גאותרמית.

גידול אוכלוסין ותשומות אנרגיה לחקלאות

בשטח גאוגרפי נתון, אפשר לראות שגידול אוכלוסין וגידול בצפיפות אוכלוסין מחייבים הגדלת התשומות האנרגטיות המופנות למזון אנושי.

חברות ציידים לקטים חיות באזור מסויים שבו רק חלק קטן מאנרגיית השמש מתורגם למזון שינוצל לבסוף על ידי בני האדם. רוב מסת הצמחים אינה ניתנת לעיכול על ידי בני האדם והם מנצלים רק חלק קטן מצמחיה זו. אם הצמחיה מעוכלת על ידי יצורים אחרים שבני אדם אוכלים, פירוש הדבר אובדן אנרגיה בגלל החוק השני של התרמודינמיקה.

בכלכלה חקלאית, אחוז גדול יותר מאור השמש מנוצל כדי לגדל מזון שינוצל באופן כמעט בלבדי (למעט מזיקים) לשם הזנת בני אדם. אם התזונה היא צמחונית פחות אנרגיה מושקעת בהזנת כל אדם, ויש צורך בפחות אדמה. אם צפיפות האוכלוסייה עולה, יש צורך בהשקעת יותר אנרגיה בטיפוח הצמחים לדוגמה על ידי חריש, זיבול השדות בקומפוסט, השקייה כדי להגדיל את היבולים וכו'.

בחקלאות תעשייתית, ניתן להגדיל עוד יותר את התוצרת החקלאית של כל תא שטח, אבל הדבר נעשה על ידי עיבוד אינטנסיבי יותר של הקרקע ועל ידי הכנסת תשומות אנרגיה שמקורן באנרגיה מחצבית, או לחלופין באנרגיה מתחדשת משטח אחר. הפקת דשנים, חומרי הדברה ועיבוד הקרקע דורשים כולם השקעות אנרגיה גבוהות יותר.

ראו גם

• משק האנרגיה העולמי
• כלכלה אקולוגית
• אמרגיה