Salvaţi-vă clima, cuceriţi-vă independenţa energetică! Petrolul, gazul natural şi cărbunele sunt şi trebuie să rămână fosile

Clima planetei noastre se află într-un vertiginos proces de distrugere, dar asta nu pare să intereseze pe niciun vânzător şi pe niciun cumpărător de combustibili fosili, fie ei state, concerne sau consumatori privaţi.

Cu clima este însă, din păcate, la fel ca şi cu virusurile: ce nu se vede şi nu doare, nu există!

Acum câteva zile, Secretarul General al ONU António Guterres, a primit o nouă ediţie a Raportului de evaluare al IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change (Platforma Interguvernamentală pentru Monitorizarea Schimbărilor Climatice) reacţia lui, după prima citire a concluziilor sumarizate pe 40 de pagini, fiind  "Am citit multe rapoarte în viaţa mea, dar niciodată ceva de genul acesta... lumea va putea fi cu greu salvată”.

Echipa de bază a raportului de evaluare a inclus 721 de experţi din 90 de ţări, iar aproape 3.000 de persoane din întreaga lume au fost delegate de guverne şi organizaţii pentru a participa la întocmirea acestuia. 

Raportul Grupului de Lucru numărul I (din III) este cuprins într-un volum de 3949 de pagini şi a fost elaborat de 234 de oameni de ştiinţă din 66 de state. În raport sunt analizate şi sintetizate 14.000 de studii ştiinţifice din diferite specialităţi. Rezumatul, comprimat pe 40 de pagini, scris special pentru factorii de decizie politică din lume nu conţine cauze, măsuri sau soluţii concrete,  ci doar constatări despre ce se schimbă sau ce s-a schimbat în clima terestră.

Aşadar, dacă tot nu află ce trebuie exact să facă, factorii de decizie preferă să ignore o asemenea avalanşă de date sofisticate şi remestecate ştiinţific şi juridic. 

Cu energia este însă cu totul altfel: dacă nu mai arde focul în centralele termoelectrice acţionate cu cărbune, gaz natural sau derivaţi ai petrolului stăm în frig, cu paltonul în sufragerie, fără apă caldă, (experienţe deja trăite) dar şi fără benzină pentru maşină, fără curent pentru computer şi maşina de spălat, cu telefonul mobil fără baterii, cu benzile oprite în fabrici.

Lăsăm paranoicii să omoare oameni în statele vecine, pentru că avem nevoie de energia lor, provenită din putrefacţia atâtor miliarde de micro- şi macroorganisme?

(Wikipedia, enciclopedia liberă: „Gândirea paranoică este caracterizată de obicei de neîncredere sau suspiciune faţă de ceilalţi. Paranoia este denumirea dată unei stări de orgoliu exagerate, de gândire greşită, de interpretări false, fiind o boală psihiatrică încadrată în clasa psihozelor”)

Un război paranoic în Europa, al celor care îşi vând, ca monopolisti absoluţi şi temuţi, gazul, cărbunele şi petrolul, pentru că altceva nu trebuie şi nici nu ştiu să facă, atinge însă statele europene direct în măduva lor, pentru că acestea abia acum îşi dau seama cât sunt de dependenţe de asemenea monştri.

Noua, tânăra ministră de Externe a Germaniei, Annalena Baerbock, declara mai deunăzi în mass-media germană că ruşii nu pot fi izolaţi total, pentru că poporul german are nevoie de căldură, care e produsă în proporţie de 55% cu antracit importat din Rusia. Aceeaşi doamnă Baerbock tuna şi fulgera cu puţin timp înainte, din opoziţie, împotriva combustibililor fosili, „din ziua în care verzii vor fi în Guvern, politica energetică se va schimba radical, Germania nu va mai folosi decât energie regenerabilă, eoliană şi fotovoltaică”. Radical s-au schimbat doar viziunile doamnei Baerbock, după ce a ajuns în Guvern! Cu gazul natural situaţia este similară, 51% este importat din Rusia şi doar 30% din Norvegia. Italia, ţară a cărei energie primară se bazează în proporţie de 40% pe gaz natural, importă o cotă de 34% din Rusia. Ungaria depinde în proporţie de 95% de gazul rusesc, Lituania, Letonia şi Estonia în proporţie de 100%. 50% din exporturile ruseşti de cărbune se duc spre Asia, cel mai mare consumator fiind China. România visează la cele 10 miliarde de metri cubi de gaz din Marea Neagră, a căror exploatare va începe, poate, peste 5-6 ani. Doar că, deocamdată, peste ele mai patrulează nave de război ruseşti, şi cine ştie ce idei le vor mai mai veni marilor lideri?

Catastrofa climatică generată de combustibilii fosili pare să nu prea intereseze lumea. Blocarea relaţiilor cu Rusia interesează însă pe toată lumea, din Uniunea Europeană până în Statele Unite şi Australia. Dar ce facem fără combustibilii fosili ai ruşilor? O istorie asemănătoare, descrisă în cartea „Automobile der Zukunft”, Springer Internaţional, 2021 poate fi relevantă în acest sens:

Marea criză economică, declanşată de prăbuşirea Bursei din New York (octombrie 1929), care timp de aproximativ un deceniu a dus la o scădere accentuată a industriei, a comerţului şi a mişcărilor financiare din întreaga lume, nu a provocat, în mod surprinzător, o creştere a preţului petrolului ca "hrană" pentru transport şi încălzire, ci, dimpotrivă, o scădere la 0,65 dolari SUA pe baril (1931). Petrolul a devenit resursa strategică în cel de-al Doilea Război Mondial, cu rol de combustibil al tuturor motoarelor cu combustie în vehiculele militare terestre, aeriene şi navale. Chiar şi în faza de reconstrucţie de după cel de-al Doilea Război Mondial, preţul petrolului a rămas destul de stabil, la o medie de 2 dolari pe baril. În anii 1960, cererea de ţiţei a crescut însă rapid, oferta fiind, pe de altă parte, abundentă. Ca urmare, preţul petrolului a scăzut la 1,80 dolari SUA pe baril!

Din nefericire a urmat o catastrofă mondială, ceva asemănător cu actualul război dus de Rusia în Ucraina. Ca urmare, după 120 de ani de la prima exploatare a petrolului în Baku/Azerbaidjan şi în Titusville/Pennsylvania (1850) preţul petrolului a explodat! La 6 octombrie 1973 era o sărbătoare evreiască, Yom Kippur. Exact în acea zi, Egiptul, Siria şi alte state arabe au lansat un „Blitzkrieg”, sau mai degrabă un război, împotriva Israelului, pe care l-au pierdut din fericire,, în 20 de zile, ceea ce le urez din suflet şi ruşilor acum, în Ucraina. Ca răspuns la acel război falimentar, Organizaţia Ţărilor Exportatoare de Petrol (OPEC), în care sunt reprezentate majoritatea ţărilor arabe, a redus drastic producţia de petrol, ceea ce ar trebui să fie un semnal pentru naţiunile industrializate, din cauza alianţelor lor politice. Producătorii de petrol care nu erau membri OPEC, nu au putut compensa atât de repede această reducere puternică, astfel încât preţul barilului de petrol a crescut imediat peste 5 dolari,  un an mai târziu ajungând chiar la 12 dolari. Aceasta a fost prima criză a preţului petrolului (1973). Doar patru ani mai târziu, Sahinsahul iranian a fost răsturnat, ceea ce a dus la o scădere uriaşă a producţiei de petrol a ţării. Acesta a fost startul celei de-a doua crize a preţului petrolului (1979), un baril ajungând la  37 de dolari!

De la 1.80 dolari la 37 dolari în doar zece ani, o lovitură uriaşă pentru industrie şi transport în întreaga lume! 

Lumea a început să se gândească serios la înlocuirea radicală a motoarelor termice din toate sectoarele cu motoare electrice, inclusiv sau în special în automobile. Revoluţia lui Elon Musk nu este aşadar de loc nouă, iar din felul în care aceasta a eşuat se pot învaţă multe lucruri! 

Între timp, însă, în domeniul petrolier au fost dezvoltate noi zone de producţie în ţările neafiliate la OPEC, măsuri care au generat o supraproducţie globală. OPEC a fost forţată să înjumătăţească preţurile la petrol.

Dar piaţa energetică a fost lovită din nou, că de trăsnet! Pe 2 august 1990, Kuweitul a fost pur şi simplu anexat de Irak. În ianuarie 1991, o coaliţie condusă de SUA a început ostilităţile pentru a elibera Kuweitul. Situaţia dintr-o regiune extrem de bogată în petrol a devenit aproape imposibil de gestionat: pentru prima dată, două state arabe purtau război unul împotriva celuilalt şi ambele se numărau printre cei mai mari exportatori de petrol din lume. Trei state non-arabe din regiune – Iran, Israel şi Turcia – au fost afectate indirect şi direct, iar participarea activă a americanilor a fost privită critic, în ciuda mandatului ONU. Reacţiile posibile ale producătorilor de petrol din regiune, la fel ca în prima şi a două criză a preţului petrolului, nu au fost excluse. Naţiunile industrializate se aşteptau la o a treia criză a preţului petrolului. Această nu s-a produs, politica energetică a naţiunilor industrializate s-a schimbat însă brusc şi radical: „în viitor nu vom mai fi absolut de loc dependenţi de petrol şi gaze!” Viitorul este azi, în martie 2022.

Ce s-a întâmplat în cei 31 de ani de atunci încoace? A crescut şi consumul de petrol, gaze şi cărbune în lumea civilizată, dar a crescut şi dependenţa acesteia faţă de sistemele cu care nu vroia să mai aibă de-a face. 

Şi atunci, ce ne rămâne de făcut?

Răspunsul ar putea fi simplu : eliminăm toate arderile de combustibili fosili pentru a salva clima planetei  şi pentru a ne cuceri independenţa energetică faţă de exportatorii acestora.

Uşor de zis, greu de făcut.

Trebuie, mai întâi, să înlocuim mult prea românescul « hai să facem » cu « facem »!

Este clar faptul că nu putem înlocui peste noapte motoarele cu ardere din maşinile grele, din macarale, maşini agricole, excavatoare, combine, tractoare, nave de mare tonaj, avioane de pasageri sau camioane de cursă lungă cu motoare electrice, care nu au emisie locală de dioxid de carbon. Şi, de altfel, de unde să luăm atâta curent? Actualmente, energia electrică are o pondere mai mică decât o cincime din energia primară consumată în lume. Iar peste trei sferturi din aceasta este generată tot pe bază de cărbune, petrol şi gaze naturale! Cum şi cu ce am putea să producem de 5 ori mai multă energie electrică? Instalaţiile fotovoltaice şi cele eoliene au chiar şi acum un aport absolut infim, aşadar, nu intră în discuţie decât pentru aplicaţii speciale sau pentru teritorii izolate, cu mari suprafeţe expuse soarelui, ca în Sahara, sau cu vânturi puternice, ca în sudul statului Chile. Prin urmare, avem o nevoie existenţială de maşini termice cu ardere internă sau externă!

Neutralizarea efectelor nocive ale arderii asupra climei trebuie să fie realizată prin înlocuirea combustibililor fosili, ţiţeiul, gazele naturale şi cărbunele, cu alcooli, uleiuri şi combustibili sintetici fără impact climatic. Problemele majore le constituie producţia de masă, infrastructura, dar mai ales opoziţia actualilor furnizori de petrol, gaze şi cărbune.

Ca urmare, într-o primă etapă, configuraţiile maşinilor actuale, consumatoare de combustibili fosili, dar şi procesele termodinamice ar trebui reproiectate, în scopul eficienţei termice maxime şi, prin urmare, al consumului minim de combustibil şi al emisiilor de dioxid de carbon. Aceste configuraţii ale maşinilor şi procese termodinamice trebuie să fie, de asemenea, compatibile cu combustibilii regenerabili care urmează să fie implementaţi în etapa următoare.

Multe ţări europene au planificat excluderea iminentă a motoarelor cu ardere internă din autovehicule, multe mari companii şi-au reorientat programele spre automobile exclusiv electrice. Altele sunt în expectativă, sau oferă motoare cu ardere cu puteri din ce în ce mai mari, ori introduc în sistemul de propulsie, pe lângă un motor cu piston şi unul sau mai multe motoare electrice, în configuraţii hibride.

Nici o grijă, focul din motoare nu va fi stins niciodată, nici de politicieni, nici de ziarişti, nici de filozofii de ocazie.

Pentru a face miracole, focul are nevoie, ca şi omul, de o hrană care să-i priască, dar şi de o digestie sănătoasă.

Focul are şi el gustul lui. Precum şi omul, focul preferă să savureze înghiţituri sau dumicaţi mici, cu pauze de respirat sau de digerat între ele. O duşcă sau o găluşcă prea mare provoacă imediat o revoltă a stomacului.

Uşor de zis, greu de făcut: un motor cu piston la 600 de rotaţii pe minut are 0,01 secunde pentru o întreagă rotaţie. Doar 5% până la 10% dintr-o asemenea rotaţie sunt disponibile pentru ardere, ceea ce înseamnă 0,005 până la 0,01 secunde. La 6000 de rotaţii pe minut, doar o zecime din acest timp rămâne pentru o ardere completă, adică 0.0005 până la 0.001 secunde. La 18.000 de rotaţii pe minut, cum este cazul în motoarele de Formula 1, mai rămâne doar o treime din acest timp, iar motoarele mai trebuie să şi funcţioneze la putere maximă.

Problema nu este nici sarcina în sine, nici turaţia: pentru o anumită combinaţie de sarcina şi turaţie orice motor cu ardere poate fi bine adaptat. Focului din camera de ardere nu-i place însă schimbarea bruscă a sarcinii, adică a cantităţii de combustibil ingerată şi a turaţiei, adică a timpului de digerare a acesteia. 

Mult mai eficientă este arderea într-o fereastră îngustă de sarcină şi turaţie. Cuplul motor produs într-o asemenea combinaţie poate fi trimis unui generator de curent. Energia electrică obţinută poate alimenta un motor electric de propulsie, care poate zburda liber prin toate gamele de sarcina şi turaţie, fără impact asupra randamentului său. 

Propulsia unui vehicul cu un motor electric are, oricum, un avantaj fundamental faţă de cea cu un motor termic: Într-un motor electric cuplul maxim poate fi atins chiar de la pornire, rămânând la aceeaşi valoare maximă până la 2000-2300 de rotaţii pe minut. La motoarele cu piston, cuplul maxim se dezvoltă abia în intervalul de turaţie medie (motoare cu auto-aprindere) sau la viteze mai mari (motoare cu aprindere prin scânteie), ceea ce se datorează debitului de aer necesar pentru procesul de ardere din camera de ardere.

Propulsia  electrică a unui automobil este avantajoasă, aşadar, în ciclu urban, datorită răspunsului rapid la sarcina, în special din start, dar şi a funcţionarii fără trepte de viteză, sau cel mult cu o treaptă, pentru viteze mai mari.

Un vehicul poate fi propulsat de un singur motor electric, de două motoare electrice (unul pe puntea faţă, unul pe puntea spate) sau de 4 motoare electrice (câte două pe puntea faţă şi spate, aproape de roată). Motoarele integrate direct în roţi sunt  într-un fel superlativul propulsiei unui automobil: dinamică, stabilitate, direcţionare diferită a fiecărei roţi, care permite viraje strânse sau parcarea laterală. 

Un motor integrat în roată atinge, în general, puteri în jurul a 20 de kilowaţi şi un cupluri de aproximativ 200 Nuewton-metri.  În funcţie de situaţia de condus, propulsia poate fi comutată între tracţiunea integrală, faţă sau spate numai prin controlul circuitelor electronice. Funcţii precum ESP, ASR sau ABS sunt mai uşor de realizat şi mai eficiente.

Dar să revenim la motorul cu ardere, care poate funcţiona ca un generator de energie electrică pentru orice fel de maşină care trebuie să producă un lucru mecanic, fie pentru a propulsa o navă sau un excavator.

În motorul cu ardere care lucrează la punct fix ciclurile cu aprindere prin scânteie sau prin comprimare, ca la motoarele cu benzină sau la motoarele Diesel din automobile nu mai sunt neapărat necesare. Iar motor cu ardere nu mai înseamnă nicidecum motor cu ardere internă! Arderea poate fi şi externă. Câteva exemple:

- Motor cu piston cu ardere externă, conform ciclului Stirling.

- Turbină cu gaz cu ardere internă, conform ciclului Joule.

- Turbină cu abur cu ardere externă, conform ciclului Ackeret-Keller.

- Motor cu piston în doi timpi, cu ardere internă, cu injecţie directă de combustibil, uşor, ieftin şi nepoluant.

- Motor cu piston rotativ (Wankel), cu ardere internă, cu injecţie directă de hidrogen.

Ciclurile menţionate pot atinge randamente duble faţă de cele ale motoarelor pe benzină sau Diesel folosite în prezent, ceea ce înseamnă înjumătăţirea consumului de combustibil. Pe de altă parte ele permit folosirea de combustibili regenerabili, fără impact cu mediul înconjurător. Motoarele cu ardere externă permit chiar şi utilizarea de combustibili solizi sau de pulberi, cum ar fi cele de aluminiu sau magneziu, care ard cu înalt randament.

Cu scuzele de rigoare pentru aceste exemple care presupun o formaţie tehnică aprofundată, rămâne de remarcat imensul potenţial de utilizare a energiei fără impact cu atmosfera şi fără dependenţă de feluriţi vânzători de combustibili otrăvitori pe care îl aveam înainte.

Soluţiile tehnice pe termen scurt şi pe termen lung nu sunt însă aplicabile fără ingineri de specialitate, a căror formare durează mulţi ani. Avem nevoie de maiştri şi de tehnicieni, avem mare nevoie de muncitori calificaţi. Este datoria forurilor politice şi administrative să elaboreze un plan unic, coerent şi concret de formare profesională în domeniul generării şi folosirii energiei regenerabile naţionale pe termen mediu şi lung , Este datoria Universităţilor şi a şcolilor specializate să îşi profileze cadrele didactice pe aceste teme de mare viitor.