שיא תפוקת הפחם

מתוך אקו-ויקי, מקום מפגש בנושאי אקולוגיה, חברה וכלכלה.
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
תחנת הכוח הפחמית "אורות רבין" שבחדרה. רוב ייצור החשמל בישראל מבוסס על שריפת פחם

שיא תפוקת הפחם (באנגלית: Peak coal) היא נקודה בזמן שבה תגיע הפקת הפחם העולמית לקצב מקסימלי, ולאחריה קצב הפקת הפחם ילך וירד. פחם הוא דלק מחצבי שנוצר על ידי חומר צמחי שעובר תהליכים במעבה האדמה במשך מיליוני שנים. זהו משאב בעל כמות סופית ולכן נחשב כמקור אנרגיה לא מתחדש ומשאב מתכלה.

קצב הצריכה של פחם צפוי לעלות בגלל מספר תהליכים: גידול האוכלוסייה העולמית, גידול בצריכת אנרגיה בעיקר במדינות העולם השלישי, ושימוש בפחם כדי לנסות לייצר נפט וגז טבעי באופן סינתטי. תהליך זה מתרחש על רקע שיא תפוקת הנפט ושיא תפוקת הגז.

הערכות לגבי עתודות הפחם שנויות במחלוקת, וקיימים סוגים שונים של פחם בעלי תכולות אנרגיה שונה, כך שיש להבדיל בין שיא תפוקת כריית הפחם (מבחינת מסה), לבין שיא תפוקת האנרגיה הפחמית. על פי הדו"ח של חברת האנרגיה BP (בריטיש פטרוליום) משנת 2008, הפחם היה צפוי להספיק ל-147 שנים הבאות בקצב הצריכה הנוכחי, נתון זה יורד בצורה דרסטית ובסקר משנת 2011, שבו עתודות הפחם צפויות להספיק רק ל-118 שנים של צריכה בקצב הנוכחי.[1]. בכל מקרה נתון זה אינו אומר מתי יתרחש שיא תפוקת הפחם אלא הערכה לגבי שנת אזילת הפחם, שהוא תאריך מאוחר בהרבה. לפי ארגון "משמר האנרגיה" צפוי שיא תפוקת הפחם להתרחש כבר ב-2025.

המושג של שיא תפוקת הפחם דומה לרעיון של שיא תפוקת הנפט שפותח על ידי הגאולוג מ. קינג האברט בשנות ה-50 של המאה ה-20 וחזה בהצלחה את שיא תפוקת הנפט בתוך ארצות הברית בשנות ה-70, ולגבי מדינות נוספות. קיים ויכוח לגבי הקיום והעיתוי של שיא תפוקת נפט עולמי, כאשר סוכנות האנרגיה העולמית טוענת ששיא בהפקת נפט קונבנציונלי התרחש כבר בשנת 2006. לפי כל המקורות, שיא תפוקת הנפט ושיא תפוקת הגז צפויים להתרחש מוקדם יותר משיא תפוקת הפחם.

היסטוריה של הפקת הפחם

כריית פחם התקיימה במשך 800 שנה. כבר במאה ה-19 חזה על הכלכלן סטנלי ג'בונס בספרו "על הפחם", בעיית "שיא תפוקת פחם" בתוך בריטניה. בריטניה אכן הגיעה לשיא התפוקה שלה בשנת 1913 לכל המאוחר (ראו הסבר בהמשך). כך שמבחינה היסטורית, שיאי תפוקת פחם קדמו הן בניסוח התאוריה שלהם והן בקיומם לשיא תפוקת הנפט.

ג'בונס הקדים את האברט שחזה בהצלחה את שיא תפוקת נפט בארצות הברית. האברט מצא כי הפקת הפחם בארצות הברית גדלה באופן לוגריתמי בקצב של 6.6% בשנה, בין השנים 1850 ל-1910. לאחר מכן החלה הצמיחה להאט. האברט הסיק כי שום ההפקה של משאב סופי לא יכולה להמשיך ולגדול בקצב מעריכי, וכי בשלב מסויים היא תגיע למישור ולירידה.

תומכים של תאוריית שיא תפוקת הפחם תומכים בתאוריה דומה לזו של ג'בונס והאברט לגבי עתודות הפחם.

סוגי פחם שונים

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב - החזר אנרגטי

קיימים סוגי פחם שונים באיכות האנרגיה שלהם ובתכונות אחרות.

  • פחם אנתרציט מבריק (Anthracite) זהו פחם קשה ושחור, והוא הפחם המבוקש ביותר, שכן הוא מפיק הכי הרבה חום בתהליך השריפה שלו, ויש בו אחוז לחות נמוך. הוא מבוקש במיוחד בתעשיית הפלדה.
  • פחם ביטומני - או פחם רך - מניב קצת פחות אנרגיה מפחם האנתרציט.
  • פחם תת ביטומני - מכיל פחות אנרגיה למשקל יחסית לפחם ביטומני.
  • פחם לינגנייט - מכיל מעט אנרגיה והרבה לחות.

מסיבה זו, של הפרשים גדולים בתכולת האנרגיה בין סוגי פחם שונים, יש הבדל מהותי בין שיא כריית הפחם מבחינת המסה שנכרית, (נתון הנמדד בטונות) לבין שיא תפוקת הפחם האנרגטי - כמה אנרגיה הופקה בשנה - ביחידות אנרגיה - לדוגמה בשווה ערך טונה נפט.

לדוגמה, בארצות הברית שיא תפוקת הפחם מבחינת מסה צפויה לכל המוקדם בשנות 2030. עם זאת, ולמרות גידול מתמשך בסך הפחם שנכרה, ארצות הברית הגיעה כבר לשיא תפוקת הפחם האנרגטי בשנת 1998 ולא הצליחה להגדיל את כמות האנרגיה שהיא מפיקה מפחם מאז שנה זו.

המונח החזר אנרגיה על אנרגיה מושקעת - EROI מבטא את החזר האנרגטי של הפקת אנרגיה במונחי אנרגיה או עד כמה משתלם להפיק אנרגיה. יתכנו מאגרים עצומים של פחם, אבל אם איכות הפחם בהם נמוכה יותר ובמהלך ההפקה מתבזבזת יותר אנרגיה, כמות האנרגיה שנותרת זמינה לשימוש אנושי היא קטנה יותר ממה שנדמה. היבט דומה קיים לגבי כריית פחם במקומות נידחים, או בכרייה של פחם במאגר או מכרה כלשהו בפני עצמו - ככל שכורים פחם עמוק יותר, כך קשה יותר לחפור אותו ולהוציא אותו החוצה ויש להשקיע בכך אנרגיה רבה יותר.

עתודות הפחם בעולם

עתודות הפחם ביחס לצריכה באיזורים שונים בעולם. היחס העולמי ירד מ-200 שנה ל-118 שנה בתוך 20 שנה בלבד. בכל שנה ירדו 4 שנים בממוצע מהיחס. אם קצב אזילה זה ישמר, עתודות הפחם יאזלו עד שנת 2040

אנשים רבים, כולל אנשי מקצוע, חושבים שיש עתודות פחם למאות שנים. דבר זה נובע מהנחה רווחת לפיה קצב צריכת הפחם ישמר כמו שהוא. היות ובשנות ה-70 היה פחם ל-400 שנה, ההנחה היא שכיום, במיוחד עקב הוספת גילוי מאגרים חדשים, יש גם פחם ל-400 שנה. דבר זה אינו מתחשב בכך שיש גידול אוכלוסין וכן גידול בצריכה לנפש עקב צמיחה כלכלית במיוחד במדינות מתועשות, שהגידול בביקוש גדול בהרבה מקצב הגילוי של מאגרים חדשים.

לפי סקר האנרגיה של חברת BP, היחס בין עתודות מוכחת של פחם, ובין קצב ההפקה הנוכחי של פחם ירד מיחס של 1:200 בשנות 1990, ליחס של 1:118 בשנת 2010. אם בשנת 1990, היו עוברים לכלכלת מצב יציב עם ייצוב אוכלוסין וצמיחה כלכלית אפסית, ואם לא היו מוצאים עתודות נוספות של פחם, אזי ברמות הצריכה של 1990 כמות הפחם הייתה מספיקה עד לשנת 2190. היות ורמות הצריכה גדלו, ולמרות גילוי של מרבצי פחם חדשים, עתודות הפחם מספיקות, נכון לשנת 2010 ל-118 שנים בלבד, כלומד עד לשנת 2128.[1]

אם קצב זה של ירידה ביחס עתודות מוכחות לקצב ההפקה ישמר, פירוש הדבר שכל שנה שחולפת, מורידה בממוצע 4 שנים מיחס הרזרבות לצריכה. פירושו של דבר זה הוא כילוי כלל מאגרי הפחם המוכחים עד שנת 2040, וזאת בהנחה שישמרו 3 הנתונים הבאים - קצב גילוי המאגרים החדשים, קצב גידול האוכלוסין וקצב צריכת הפחם לנפש.

צריכת האנרגיה העולמית לפי סוגי דלקים, 1965-2011. צריכת הפחם שבשנת 2000 עמדה על 25% מסך תמהיל הדלקים בעולם, הייתה בשנת 2010 כבר 30%, כך שיש עליה מהותית בביקוש לפחם

הירידה ביחס מאגרים מוכחים ביחס לצריכה קשורה אולי ל-2 תהליכים אחרים. האחד הוא הערכה מחודשת של מאגרים, בעיקר באיזור סין. בעבר העריכו מאגרים בצורה אופטימית על סמך מקומות שבהם עשוי להיות פחם, סקרים מודרניים יותר מוצאים בעיות שונות בהפקת פחם זה, כמו עקב עומק גדול מידי, יותר מידי קיטור. דבר זה הוביל לצמצום הערכות לגבי גודל המאגרים במדינות רבות. [1]. לפי מועצת הפחם העולמית, לחברות פרטיות אין אינטרס להוכיח עתודות למשך שנים רבות, וכך יש עתודות רבות שאינן מוכחות שניתן להפוך אותן למוכחות כאשר הדבר החברות יזדקקו להן. [2]. עם זאת יש לשים לב כי מחיר הפחם עלה בשנים האחרונות וכי רמת הצריכה של הפחם (ביחס לדלקים אחרים ובאופן מוחלט) עלתה, במצב זה יש אינטרס להגדלת החיפושים לגילוי מאגרים חדשים, הורדת המחיר וקבלת יתרון מול מתחרים.

עיקר הירידה ביחס עתודות-הפקה התרחש בדרום ומרכז אמריקה, במזרח התיכון ובאפריקה, ובאסיה הפסיפית (המזרח הרחוק ואוסטרליה), כאשר צפון אמריקה ואירו-אסיה ואירופה שמרו על יחס דומה לאורך השנים.[1]

35% מעתודות הפחם נמצאות באירואסיה ואירופה (בעיקר ברוסיה ומדינות ברית המועצות נוספות), 30% נמצאות באסיה הפסיפית (בעיקר סין ואוסטרליה), 28% נמצאים בצפון אמריקה, 4% בלבד במזרח התיכון ובאפריקה ו-1.5% בדרום אמריקה ובמרכזה.[1]

רזרבות מוכחות,בנות כרייה של פחם בסוף שנת 2008, במיליוני טונות[2]
מדינה ביטומן ואנטרציט תת-ביטומן לגיטייט סה"כ אחוז מהכמות העולמית
ארצות הברית 108,501 98,618 30,176 237,295 22.6
רוסיה 49,088 97,472 10,450 157,010 14.4
סין 62,200 33,700 18,600 114,500 12.6
אוסטרליה 37,100 2,100 37,200 76,500 8.9
הודו 56,100 0 4,500 60,600 7.0
גרמניה 99 0 40,600 40,699 4.7
אוקראינה 15,351 16,577 1,945 33,873 3.9
קזחסטן 21,500 0 12,100 33,600 3.9
דרום אמריקה 30,156 0 0 30,156 3.5
סרביה 9 361 13,400 13,770 1.6
קולומביה 6,366 380 0 6,746 0.8
כל העולם 404,762 260,789 195,387 860,938 100

מפיקות הפחם הגדולות

להלן 10 המדינות שהן המפיקות הגדולות ביותר של פחם כיום.

10 המדינות המפיקות הגדולות של פחם נכון ל-2008[2]
מדינה מיליוני טונות בשנה
סין 2,716
ארצות הברית 993
הודו 484
אוסטרליה 332
דרום אפריקה 251
רוסיה 246
אינדונזיה 229
קזחסטן 100
פולין 84
קולומביה 74

כריית פחם במדינות שונות

פחם בסין

הפקת פחם בסין בשנים 1980-2012. עד כה הפקת הפחם עלתה בהתמדה כאשר כמעט כולה משמשת לצריכה מקומית בסין. חלקו של היבוא מסך הצריכה מגיע ל-8% נכון לשנת 2012.

סין היא מפיקת הפחם הגדולה ביותר בעולם כיום, והיא בעלת מאגרי הפחם השלישית בגודלה בעולם לאחר רוסיה וארצות הברית.

השאלה מתי יתרחש שיא תפוקת פחם בסין הוא קריטי - שכן נכון לשנת 2008 היא הפיקה פחם בכמות שווה לכל 8 המדינות מפיקות הפחם האחרות. סין היה המפיקה, הצרכנית והיבואנית הגדולה ביותר של פחם בעולם, והיא וצורכת לבדה כמעט חצי מסך צריכת הפחם העולמית השנתית. [3]

יבוא ויצוא של פחם מסין בשנים 1980-2013. שיא יצוא הפחם של סין התרחש בשנת 2001, והחל משנת 2007 היא מעלה בצורה דרסטית את יבוא הפחם.

ביחס לנתונים עד שנת 2012, הפקת הפחם בסין הולכת וגדלה משנות ה-80. כמות הפקה של 680 מיליון טונות של 1980 גדלה בתוך כ-30 שנה פי 6 - לכמות של 4,375 מיליוני טונות בשנה. מכאן שסין מפיקה פחם בכמות גדולה פי 4 מזו של ארצות הברית. (בשנות ה-80 ארצות הברית הפיקה כמות של 829 מיליון טונות פחם - מעט יותר מזו של סין). עיקר ההפקה הוא של פחם ביטומני, ויש מגמת התייצבות בהפקת פחם האנתרציט (שעד כה הגיע לשיא בשנת 2011. [4]

עיקר ההפקה של פחם של סין נועד להפקה מקומית. שיא היצוא של פחם מסין ביחס להפקה היה בשנת 2001 אז היה ייצאה 6% מסך הפחם שהפיקה. מאז אחוז היצוא מסך ההפקה ירד ל-0.2%. שיא כמות הייצוא מבחינת טונות הייתה בשנת 2003. החל משנת 2007 החלה סין להגדיל בהתמדה את כמות הפחם שהיא מייבאת. נכון לשנת 2013 מדובר ב-8% מסך הפקת הפחם המקומית שלה (שהם גם 8% מסך צריכת הפחם שלה) - כמות של מעל 350 מיליון טונות - כלומר כמות גדולה פי 3 מסך שיא היצוא השנתי של פחם של ארצות הברית. [5]

קבוצת Energy Watch Group חוזה כי מאגרי הפחם של סין יגיעו לשיא תפוקת הפחם בסביבות שנת 2015. [3] הם חוזים גם כי הגידול המהיר בהפקת הפחם שקיים היום יעבור לירידה חדה לאחר שנת 2020. לעומתם, מרכז המידע לאנרגיה של ארצות הברית חוזה כי הפקת הפחם בסין תמשיך לעלות במהלך שנות 2030.[4]

פחם בארצות הברית

ארצות הברית היא מפיקת הפחם השנייה בגדולה בעולם, לאחר סין. עם זאת היא בעלת עתודות הפחם המוכחות הגדולה בעולם. תפוקת הפחם בארצות הברית הגיע לשיאים מספר פעמים בעבר בגלל שינויים בהיצע ובביקוש, אבל מבחינה אנרגטית היא עברה ככל הנראה את שיא תפוקת האנרגיה הפחמית שלה ב-1998.

מבחינת סה"כ מסת-הפחם (הנמדדת בטונות), ההפקה והצריכה של פחם בארצות הברית גדלו בהתמדה עד שהגיעו לשיא בשנת 2007. קצב כריית הפחם, ביחידות של טונה, גדל בקצב קבוע מאז שנות ה-1940 ב-2% בשנה. גידול זה היווה צמיחה מעריכית.[5] תפוקת הפחם בארצות הברית הגיע להפקת 1.16 מיליארד טונות פחם בשנת 2006. [6] הצריכה עלתה מ-480 מיליוני טונות בשנה בשנת 1949 ל-1,027 מיליוני טונות בשנת 2007. מאז שנה זו יש ירדה בהפקה ובצריכה של פחם לרמה של 916 מיליוני טונות נכון לשנת 2014. [6] ניתן לייחס שינוי זה הן למיתון הכלכלי בארצות הברית (פחות צריכת אנרגיה) והן למעבר לצריכת גז טבעי בעקבות הפקה מסיבית של פצלי גז שם בטכנולוגיה של פראקינג.

יבוא ויצוא של פחם מארצות הברית בשנים 1949-2014

הנתונים על ייבוא ויצוא של פחם מארצות הברית מתארים שינוי של שיא יצוא -נטו בפחם (שנבלם ככל הנראה בעקבות השינויים במשק הגז). עד לשנות ה-80 של המאה ה-20 הייתה מגמת עליה ביצוא הפחם מארצות הברית עד לרמה של 100 מיליון טונות בשנה. בשנות ה-80 הגיעו לשיא יצוא בפחם והחלה ירידה מתונה עד לשנות ה-90. החל משנות 90 הייתה ירידה דרסטית ביצוא (לרמה של 39 מיליון טונות בשנת 2002) ובמקביל החלה עליה דרמטית ביבוא פחם לארצות הברית - שהגיע לשיא בשנת 2006-2007 עם יבוא של 36 מיליון טונות בשנה. דבר זה הוביל את ארצות הברית לשפל חסר תקדים מאז החלה המדידות ביצוא-נטו (יצוא פחות יבוא) של הפחם. בשנת 2006 היצוא-נטו של פחם הגיע ל-13 מיליוני טונות - לעומת יצוא- נטו של 111 מיליוני טונות בשנת 1981. שינוי נוסף החל מהשנים 2003-2006 וארצות הברית החלה להגדיל את הייצוא ולהקטין את היבוא- כך שהיצוא נטו הגיע לרמה חסרת תקדים של 116 מיליוני טונות בשנת 2012. [7] ככל הנראה הסיבה לשינוי זה הוא מעבר לשימוש בגז-טבעי מקומי בארצות הברית וכך יצירת עודפי פחם ליצוא והקטנת הביקושים ליבוא פחם.

שיא תפוקת פחם האנתרציט בארצות הברית התרחש בשנת 1914,[7] בשנת 1950 נכרו 44 מיליון טונות בשנה. כמות זו ירדה בצורת עקומת פעמון, כך בשנות ה-70 נכרו 10 מיליון טונות בשנה, ובשנת 2007 נכרו 1.6 מיליון טונות בשנה.[5]

שיא תפוקת הפחם הביטומני בארצות הברית התרחש בשנת 1990. ובשנת 2008 הפקת הפחם הביטומני עמדה על רמה דומה לזו של שנות ה-70. בשנות ה-70 החלה עליה בהפקת פחם תת-ביטומני, שבינתיים הפקתו עולה בהתמדה, והחלה גם הפקת פחם ליגנטייט. [5]

בשנת 1956 טען מ. קינג האברט כי תפוקת הנפט (מבחינת מסה) תגיע לשיא בסביבות 2150.[7] בשנת 2004, השתמש Gregson Vaux במודל של האברט וחזה כי תפוקת הפחם (מבחינת מסה) בארצות הברית תגיע לשיא בשנת 2032. [8]

לטענת Energy Watch Group, למרות שיש עליה מתמדת של כריית פחם ביחידות של טונה, של 2% בשנה בארצות הברית, כאשר מסתכלים על אנרגיה גלומה - על סיכום תכולת האנרגיה שגלומה בפחם ונכרתה בסוגי הפחם השנים, מגלים כי מאז 1998 אין עליה בתכולת האנרגיה בפחם.[5] מבחינה סך התפוקה האנרגטית של פחם, ארצות הברית הגיעה לשיאה בשנת 1998 עם הפקה של 598 שווה ערך אנרגטי לטונה נפט (שעט"ן) בשנה. בשנת 2005 נתון זה ירד ל-576 שעט"ן בשנה, ירידה של 4% יחסית לשיא.[9][10]

בריטניה

תפוקת הפחם הכוללת הגיע לשיא (מבחינת מסה) בבריטניה בשנת 1913. בשנה זו נכרו 278 מליוני טונות בשנה. נכון לשנת 2007, בריטניה מפיקה כיום פחות מ-1% מצריכת הפחם העולמית, עם 15 מיליוני טונות פחם בשנה.[11]

ראו גם

קישורים חיצוניים

הערות שוליים

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 סקירה סטטיסטית של האנרגיה בעולם,2011, עמ' 30-34,BP
  2. ^ 2.0 2.1 World Energy Council - Survey of Energy Resources 2010 שגיאת ציטוט: תג <ref> בלתי־תקין; השם "worldenergy2008" הוגדר מספר פעמים עם תוכן שונה
  3. ^ Coal: Resources And Future Production" (PDF). Energy Watch Group. 2007-07-10. p. 8.
  4. ^ US Enegy Information Administration, International Energy Outlook 2008, p.52, PDF file
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 קורס בהתרסקות פרק 18
  6. ^ US Energy Information Agency: Coal production, selected years 1949-2007 (PDF)
  7. ^ 7.0 7.1 M. King Hubbert (1956-06). "Nuclear Energy and the Fossil Fuels 'Drilling and Production Practice'" (PDF). API. p. 36.
  8. ^ Gregson Vaux (2004-05-27). "The Peak in U.S. Coal Production". From the Wilderness.
  9. ^ Energy Watch Group"COAL: RESOURCES AND FUTURE PRODUCTION"(PDF) ,2007
  10. ^ Richard HeinbergPeak coal: sooner than you think EnergyBulletin.net, May 21 2007
  11. ^ David Strahan. "Lump sums". London: The Guardian. (2008-03-05)
אנרגיה

מושגים: אקסרגיהאנטרופיההחוק השני של התרמודינמיקההחזר אנרגיה על השקעת אנרגיהאנרגיה גלומהיחידות מידה לאנרגיה

אנרגיה

אנרגיה כלכלה וסביבה: משק האנרגיה העולמימשאבים מתכליםדלק מחצביפחםנפטגז טבעיאנרגיה גרעיניתבסיס אנרגטי לכלכלהייצור ראשונישיא תפוקת הנפטשיא תפוקת הפחםהתחממות עולמיתזיהום אווירעקרון העוצמה המקסימליתחקלאות ואנרגיה

אנרגיה מתחדשת: אנרגיה סולאריתאנרגיית רוחאנרגיה גאותרמיתייצור ראשוניאנרגיית יםביו דיזלאנרגיית גלי יםדלק אצותמשאבת חוםתנור שמשכבשן סולאריתאורת אור יוםכלי תחבורה מונעי רוחאנרגיה בת קיימא - ללא האוויר החם

שימור אנרגיה: פרדוקס ג'בונסBedZEDתחבורת אופנייםעירוניות מתחדשתבנייה ירוקהתאורת אור יוםצמחונותהתייעלות אנרגטית

אנרגיה בישראל: משק האנרגיה בישראלגז טבעי בישראלאנרגיה מתחדשת בישראלאנרגיה סולארית בישראלמוסד שמואל נאמןבתי זיקוק לנפטהחברה לאנרגיה מתחדשת אילת-אילות