Understanding the role of energy production and utilization is essential to all economic decision-making in the modern world. One cannot understand the economics of the division of labor and capital accumulation without reference to the increased consumption of energy that inevitably accompanies each and without which they would not be possible.
- Saifedean Ammous
Þegar við nýtum orku aukum við okkar framleiðni, en aukin framleiðni er grundvöllur allra hagræðinga. Kapítal, viðskipti og tækniframfarir gera það sömuleiðis, en það að skilja orku er nauðsynlegt til þess að skilja okkar nútíma hagkerfi. Flestir hafa einhverja hugmynd um hvað orka er þó svo það geti verið flókið að skilgreina hana nákvæmlega, en hægt er að líta á orku sem afl sem veldur breytingum og er hún sá megindlegi eiginleiki sem hlutir krefjast til þess að hægt sé að framkvæma vinnu á þeim, eða hita.
Í kafla mínum um mannlega hegðun og virði snerti ég stuttlega því hvað aðskilur vísindi hagfræðinnar frá náttúruvísindum líkt og stærðfræði og eðlisfræð, en þar útskýrði ég að ekki er hægt að mæla virði því engir fastar eða lögmál gilda innan hagfræðinnar. Alþjóðlega einingakerfið sem við notum til að framkvæma ýmiskonar mælingar í náttúruvísindum hjálpar okkur að sammælst um hvað skilgreinir metrann, sekúnduna eða selsíus gráðuna o.s.frv. því kerfið er hlutlaust og óháð vilja og hegðun mannsins, ólíkt því sem okkar hagkerfi er.
Ástæðan fyrir því að ég nefni þetta er sú að hægt er að skilgreina það mjög nákvæmlega hvað orka er frá sjónarmiði eðlisfræðinnar með hjálp alþjóðlega einingakerfisins; en orka er mæld í júlum (e. Joule), og nýtist hún til að framkvæma vinnu í formi afls eða hita. Hinsvegar er orka ein og sér ekki efnahagstengd vara sökum gnægðar hennar, þar sem hún býr í öllu efni í kringum okkur. Það sem við nýtum orkuna hinsvegar í er að færa okkur afl og skilgreinum við afl sem vinnu, en vinna er orkumagn á gefinni tímaeinungu og mælum við hana í vöttum (e. Watt).
Að því sögðu, er mikilvægt að skilja orku frá sjónarmiði Austurrísku hagfræðinnar þar sem við leitast eftir því að skilja hvernig hún hjálpar okkur að auka okkar framleiðni og skilvirkni, sem veltur á því hversu mikla vinnu orkan getur fært okkur á gefinni tímaeiningu, m.ö.o. hversu mikið afl hún færir okkur.
Gott dæmi um hvernig við nýtum afl er við flutninga; ef við viljum ferja 500kg af vörum tiltekna vegalengd að þá tekur það manninn segjum 20 klukkutíma að ferja þær, á meðan hestur og hestvagn ferjar vörurnar á 2 tímum þar sem afl hans er um tífalt afl mannsins, en bíll ferjar vörurnar á nokkrum mínútum þar sem aflgeta bílsins er um 100–500 föld aflsins sem býr í hestinum. Í fyrsta lagi þarf maðurinn að fara 10–20 ferðir með vörurnar sínar fótgangandi, á meðan hesturinn getur dregið vörurnar í hestvagninum í einni ferð og á sama tíma tölt hraðar en maðurinn gengur, bíllinn hinsvegar getur farið umtalsvert hraðar en hesturinn og tekur það því hann aðeins fáeinar mínútur. Þetta dæmi sýnir okkur að við mælum aukna skilvirkni ekki í hversu mikla orku við notum heldur hversu mikið afl við getum fengið útúr orkunni, því maðurinn, hesturinn og bíllinn eru öll að nota jafn mikla orku til þess að ferja vörurnar á milli staða en munurinn liggur í því hversu mikið afl þau geta fært okkur. Því hærra og meira sem aflið er, því skilvirkari verðum við og því hærri verður framleiðnin.
Orka í sögu mannsins
Maðurinn hefur alltaf nýtt orku náttúrunnar sér í hag til þess að bæta sín lífsgæði; þegar við vorum veiðimenn og safnarar nýttum við hráar afurðir nátturunnar, sem voru orka sólarinnar, rennandi ár og eldur. Þegar efnahagsvit okkar þróaðist og við hófum að stunda landbúnað nýttum við orku dýranna til að pægja akrana ásamt því að nýta orkuna sem vatns- og vindmyllur færðu okkur til að mala korn. Á þessum tímum höfðum við líkt og í dag aðgang að gríðarlegri orku, en aflið sem við náðum að virkja og nýta var mjög takmarkað. Á 16. öld hófum við að brenna kol sem færði okkur meiri orku en viður gerði og í stað þess að þurfa að höggva niður skóga að þá gátum við grafið eftir kolum. Síðar með tilkomu iðnbyltingarinnar fóru hlutirnir að breytast hratt, þegar við hófum að nýta olíu, gas og svo á 20. öldinni kjarnorku.
Með tíð og tíma höfum við alltaf leitast eftir að nýta orkuauðlyndir sem hafa að geyma meiri orku í sér pr. kílógramm. Sem dæmi að þá getur batterý geymt orku sem nemur 0,5 megajúl á hvert kílógram (MJ/kg), viður 16 MJ/kg, kol 24 MJ/kg, olía 44 MJ/kg og gas 55 MJ/kg.
Þegar við hófum að nýta kol bættu þau afköst okkar mikið því við fengum um 50% meiri orku fyrir hvert kílógram af kolum sbr. við hvert kíló of eldivið. Olía tvöfaldaði svo næstum orkuna sem við fengum fyrir hvert kílógram, ásamt því að hún nýtti plássið sem hún tók betur sökum þess að hún er vökvakennd. Þetta sýnir okkur hvernig þróunin okkar hefur stanslaust verið sú að leitast eftir og hagnýta sífellt orkuríkari auðlyndir. Á 20. öldinni fórum við svo að nota Úraníum sem orkuauðlynd, og er það í algjörum sérflokki hvað varðar orku sem það geymir pr. kg, en það er 3,900,000 MJ/kg, sem þýðir að ef við gætum nýtt Úraníum á mjög skilvirkan hátt gætu örfá grömm af Úraníum veit húsinu okkar næga orku í nokkrar vikur eða mánuði áður en það þarf að skipta því út.
Orkugnægð heimsins
En með því að horfa á orku frjá sjónarmiði Austurrísku hagfræðinnar, sem nálgast hagfræði frá sjónarmiði mannlegrar hegðunar, jaðargreiningar og huglægs virðis getum við skilið orkumarkaðinn mun betur; orkan í kringum okkur er óendanleg og í ótakmörkuðu magni, en eins og ég hef rætt í fyrri skrifum er að það sem skapar virði er sjaldgæfni og er það því ekki spurning um hversu mikil orka býr í kringum okkur heldur hvernig við virkjum hana til að færa okkur afl. Sem dæmi er orkan sem býr í sólargeislunum sem ná til jarðar á einum degi umtalsvert meiri en sú orka sem mannkynið notar á heilu ári, sama gildir um orkuna sem býr í vindinum og það sama gildir líka um orkuna sem býr í vatninu þegar það rennur um ár sínar, sömuleiðis tel ég að olían sem býr í jörðinni okkar sé umtalsvert meiri en við getum ýmindað okkur eins og ég fór yfir í kafla mínum um tíma. Við göngum aldrei á og klárum upp þessar auðlyndir okkar, sökum þess að því meira sem við notum þær því meira leitum við af þeim og því meira finnum við. En þó svo þetta gildi um allar auðlyndir sem búa í jarðskorpunni vil ég koma því fram að ekki er þar með sagt að við getum grafið og virkjað jörðina okkar sundur og saman án afleiðinga, slíkt þarf vissulega að gera af varkárni og virðingu.
En ef orka er ekki sjaldgæf hvernig verður hún þá að efnahagstengdri vöru? Svarið er að sjaldgæfnin býr í aflinu sem við fáum úr orkunni, því það er það sem við þurfum til þess að framkvæma vinnu eða búa til hita. Líkt og allar hagræðingar eru byggðar á og gerðar með tilliti til tíma, sem er grunnforsenda allrar sjaldgæfni og alls virðis, að þá gildir það sama um þegar við hagræðum orkunni, við metum ekki heildarmagn orkunnar sem við getum fengið heldur hversu mikla orku við getum fengið á tímaeiningu, þ.e. jaðarafurð orkunnar.
Í kafla mínum um virði fór ég yfir hvernig allt virði er huglægt sem og hvernig jaðarhyggja er undistaða þess hvernig við metum allt virði, þessar kenningar byggja mikið á verkum Mises, en hann færði rök fyrir því að enginn þarf nokkurntíman að velja á milli alls gulls í heiminum eða alls stáls í heiminum, þó svo stál hafi umtalsvert víðara og meira notagildi en gull að þá verðmetum við jaðarafurð gullsins umtalsvert hærra en jaðarafurð stáls, þessi rök er sömuleiðis hægt að færa yfir í orku; því enginn kaupir orku til þess að geta átt hana og geymt, heldur hefur fólk einungis áhuga á næstu jaðarafurð hennar, því það er það sem það þarfnast. Því við getum ekki aðskilið tímann frá orku ef við viljum tala um hana sem efnahagstengda vöru.
Með þessa þekkingu að leiðarljósi er auðvelt fyrir okkur að skilja hversvegna maðurinn verðmetur jarðefnaeldsneytis svo hátt og hversvegna við verjum miklum tíma í að grafa eftir og vinna það ásamt því að betrumbæta vélarnar til að hámarka nýtni hennar. Olía og gas eru mjög stöðug efnasambönd, ólíkt frumefninu Úraníum, það er auðvelt að ferja hana á milli og hún virkar allstaðar við allflestar aðstæður, og á sama tíma er hún fær um að veita okur mikið afl. Þó svo orkan sem býr í vindinum, sólinni og vatninu er nánast óendanleg að þá höldum við samt áfrm að eyða trilljónum í innviði fyrir jarðefnaeldsneyti, einfaldlega vegna þess að það er þess virði.
Á mynd 1 sjáum við hvernig nýting orku hefur þróast síðastliðin 3,000 ár eða svo, myndin sýnir hversu mikið afl maðurinn, hesturinn, hjólreiðamaðurinn, vindmyllan, flugvélar og flutningaskip geta framleitt svo dæmi séu tekin. Það sem augljóslega stendur hér upp úr er hversu mikið afl jarðefnaeldsneyti færir okkur á sama tíma og það er mjög auðferjanlegt, það er hægt að nýta í að gefa okkur gríðarlega mikið afl hvar og hvenær sem er.
Nýting orku, undirstaða velmegunar og lífsgæða
Vaclav Smil stundaði mikla rannsókn á orku og nýtingu hennar samhliða því hvaða áhrif hún hefur haft á samfélagsmyndun okkar [1]. Smil benti á að nýting orku færði okkur úr þrældómi yfir í nútíma siðmenntað samfélag, gott dæmi er bóndi sem vann einn á akri sínum var fær um að framleiða 50W og nýta í sína vinnu, en með því að nýta tvo hesta til þess að plægja akur sinn gat hann framleitt 1kW í vinnu sína. Árið 1950, með hjálp lítils traktors, gat bóndi beitt 50kW í sína vinnu, og í dag getur sami bóndi með nútíma traktor beitt um 300kW í sína vinnu. Þetta sýnir okkur að á síðastliðnum þremur öldum hefur orkunýting bónda 6.000 — faldast.
Eins og við sjáum á grafinu að þá er óhætt að segja að iðnbyltingin gæti allt eins verið kölluð jarðefnaeldsneytis byltingin (sem er vissulega mjög óþjált nafn), og það er mjög mikilvægt að við áttum okkur á mikilvægi jarðefnaeldsneytis í okkar nútíma alheimshagkerfi. Í dag kemur um 80% af allri orku sem mannkynið nýtir frá jarðefnaeldsneyti og er því sú umræða um að við þurfum að losa okkur við jarðefnaeldsneyti stórhættulegur áróður sem mun senda okkur til baka í fátækt, og þá á ég ekki við fátækt þar sem það verður erfitt að ná endum saman um mánaðarmótin, heldur fátækt sem gerir það erfitt fyrir fólk að lifa af. Jarðefnaeldsneyti er nauðsynlegt og algjör grunnforsenda allrar framleiðslu; spítalar, vinnuvélar, skip og flugvélar er ekki hægt að framleiða án jarðefnaeldsneytis og geta sömuleiðis ekki virkað án þess. Sömuleiðis eru sólarsellur og efnið sem fer í túrbínur vatnsaflsvirkjana ekki unnið og framleitt án jarðefnaeldsneytis.
Þó svo staða okkar Íslendinga sé góð hvað varðar græna orku sem mikilvægt er fyrir okkur að virkja og nýta til þess að færa okkur síbætt lífsgæði að þá er það mjög barnaleg, skaðleg og óúthugsuð nálgun að ætlast til þess að heimurinn verði kolefnislaus fyrir 2050. Ef slíkt á að vera mögulegt þurfum við að finna upp betri leiðir til þess að geyma orku en batterý eru nú fær um; lítil kjarnorkuver á stærð við bakaraofn eða kaldur kjarnasamruni eru þá einu þættirnir sem koma til greina til þess að slíkt sé hægt, en sú tækni ekki til staðar í dag. Sömuleiðs er rafmagnið sem vatnsaflsvirkjanir og kjarnorkuver framleiða ekki nóg til þess að bræða stál, því slíkt krefst kola sökum hitans sem þau geta framreitt. Okkar nútíma lífsgæði höfum við jarðefnaeldsneyti að þakka.
Líkt og ég talaði um í kaflanum um mannlega hegðun að þá þurfa tölulegar mælingar ekki að þýða eitt ákveðið orsakasamhengi. En það má draga þá ályktun og færa rök fyrir því að lífslíkur heimsins hafi stóraukist þökk sé hvernig við höfum nýtt orkuna úr okkar umhverfi, og þá aðallega með hjálp jarðefnaeldsneytis. Vissulega spilaði uppgötvun sýklalyfja stóran þátt en það er ekki hægt að neita því að hreinsun drykkjarvatns, betrumbætt skólplagnakerfi, upphitun okkar heimila og nútíma spítalaþjónusta hafi ekki haft nein áhrif. Þó svo hitaveita okkar Íslendinga sé algjör sérstaða og forréttindi sem við búum við að þá er jarðefnaelsneyti sú orkuauðlynd sem helst er nýtt til þess að hita upp heimili heimsins, hreinsa drykkjarvagn, dæla skólpi og gera spítala starftæka.
Líkt og við sjáum á mynd 4 sömuleiðis að þá eru engin dæmi um það að ríki neyti mikillar orku á hvern íbúa og á sama tíma og þar ríkir mikil fátækt. Einhverra hluta vegna er þetta graf ekki lengur aðgengilegt á vefnum en gögnin eru frá 2014.
Leiðin að kolefnislausum heimi
Á 8. áratug síðustu aldar þegar mikil verðbólga geysaði í vestrænum heimi rauk olíuverð upp úr öllu valdi, slíkt leiddi af sér áróður að við værum að ganga á að þurrka upp olíuauðlyndir jarðar, því ekki gátu stjórnvöld talið ríkisþegnum sínum trú um að það væri vegna óhóflegrar peningaprentunar. En samt héldum við áfram að neyta meiri olíu sem og finna meiri olíu, líkt og ég fór yfir í kaflanum um tíma, því er það algjört kjaftæði að við höfum verið að klára olíuforða heimsins. Þessi saga endurtekur sig aftur og aftur, þegar ríkið og seðlabankar þess fjármagna sinn stanslausa hallarekstur með óhóflegri peningaprentun hækka vörur í verði, og þá sérstaklega vörur sem eru bundnar eru hvað mest við sjaldgæfni tíma mannsins líkt og jarðefnaeldsneyti er. Sú hystería að jarðefnaeldsneyti sé meginorsok hlýnunar jarðar er að mínu mati ekkert annað en verðbólgumeðvirkni, þar sem okkur er talin trú um að vera meðvirk gagnvart því að verðbólga er að gera okkur fátækari þökk sé peningaprentun og fjármögnun óarðsamra aðgerða, því öll slík fjármögnun ber ekki með sér fórnarkostnað því almenningur borgar alltaf brúsan á endanum í formi útþynningu kaupmátts, þ.e. verðbólgu.
Þó svo vind og sólarorka nýtist vel í að færa heimilum og faratækjum á jörðu niðri rafmagn að þá nýtist hún seint og illa í flestan iðnað sökum þess að vindurinn blæs ekki og sólin skín ekki allan sólahringinn og allan ársins hring, iðnaður krefst orkuauðlynda sem færa þeim áreiðanlegt afl allan ársins hring til þess að viðhalda sinni framleiðslu, það sama gildir fyrir hehilbriðgðistkerfi og flutningsþjónstu svo dæmi séu tekin. Jaðarafurð vind- og sólarorku er einfaldlega óáreiðanleg.
Orka, frelsi og siðferði
Í mínum skrifum hef ég augljóslega talað mikið fyrir frelsi; fyrst í kafla mínum um eignir færði ég rök fyrir því hvernig frjálshyggja er eina hugmyndafræðin sem styður sjálfseignarhald og þar með frelsi einstaklingsins, svo í síðasta kaflanum um tækni færði ég rök fyrir því hvernig tækniframfarir iðnbyltingarinnar gerðu okkur kleift að útrýma þrældómi, og er grunnástæða þess sú að við fórum að nýta orkuna úr umhverfi okkar betur. Með tilkomu iðnbyltingarinnar fór maðurinn úr því að geta nýtt það afl sem í honum bjó yfir í að geta nýtt afl sem samsvaraði allt að 10,000 vinnandi mönnum.
Fyrir iðnbyltinguna var lítið svigrúm fyrir mannin að framleiða mikið meira en hann gat neytt, slíkt skapaði mun minni þörf en við sjáum í dag fyrir viðskipti og verkaskiptingu. Viðskipti voru því ekki eins nytsamleg og þrældómur var, því að fá annan mann til að vinna þína vinnu gat margfaldað orkuna og aflið sem þú hafðir aðgang að. Með tilkomu iðnbyltingarinnar skapaðist mikil þörf fyrir sérhæfingu, og gat þá fólk farið að vinna og skipta þannig út tíma sínum fyrir laun sem gat fjármagnað aðra nauðsynlega neyslu. Slíkt er augljóslega mun siðferðislegra og höfum við efni á því í dag þökk sé vélum sem vinna nú fyrir okkur þá vinnu sem þrælar gerðu hér áður fyrr.
[1]: Smil, Vaclav. Energy And Civilization A History.
