Η Μακροχρόνια Σχέση Μεταξύ της Ενέργειας, του Πληθυσμού και της Οικονομίας

Η σχέση μεταξύ της ενέργειας, του πληθυσμού και της οικονομίας ανάγεται στην περίοδο του κυνηγού-συλλέκτη. Οι κυνηγοί-συλλέκτες κατάφεραν να αυξήσουν τον πληθυσμό τους τουλάχιστον στο τετραπλάσιο, ίσως ακόμα και στο 25πλάσιο, χρησιμοποιώντας ενεργειακές τεχνικές που τους επέτρεψαν να επεκτείνουν την περιοχή τους από την κεντρική Αφρική σε όλο τον κόσμο, συμπεριλαμβανόμενης της Αμερικής και της Αυστραλίας.

Η αγροτική επανάσταση που ξεκίνησε περίπου το 7.000-8.000 π.Χ. ήταν η επόμενη μεγάλη αλλαγή, αυξάνοντας τον πληθυσμό 50 φορές. Στην περίπτωση αυτή, η μεγάλη ανακάλυψη ήταν τα οικόσιτα σιτηρά, που επέτρεψαν στην τροφή να αποθηκεύεται για τον χειμώνα και να μεταφέρεται πιο εύκολα.

Η επόμενη μεγάλη επανάσταση ήταν η βιομηχανική, με την χρήση του άνθρακα. Ήδη από πιο πριν υπήρχαν σημαντικές εξελίξεις, όπως η χρήση του ποάνθρακα στην Ολλανδία και η πρώιμη χρήση άνθρακα στην Αγγλία. Οι εξελίξεις αυτές επέτρεψαν στον ανθρώπινο πληθυσμό να τετραπλασιαστεί ανάμεσα στο έτος 1 μ.Χ. και στο 1820 μ.Χ. Από εκείνο το σημείο μέχρι σήμερα, ο πληθυσμός έχει επταπλασιαστεί.

(Πίνακας 1. Ρυθμός αύξησης του παγκόσμιου πληθυσμού πριν το έτος 1 μ.Χ., με βάση το “ Atlas of World Population History” των McEvedy & Jones (1978). Τα μεταγενέστερα στοιχεία και το ΑΕΠ υπολογίζονται με βάση τις εκτιμήσεις του Angus Madison. Οι εκτιμήσεις για την ενέργεια έγιναν με βάση το έργο του Vaclav Smil, “ Energy Transitions: History Requirements, and Prospects” με τη χρήση και νεώτερων στοιχείων από την Ετήσια Έκθεση της ΒΡ για το 2012).

Όταν κοιτάξουμε την κατάσταση σε ετήσια βάση (Πίνακας 1), βλέπουμε ότι η ανάπτυξη αυτή ήταν μακράν η μεγαλύτερη από το 1820 και μετά, όταν και ξεκίνησε η ευρεία χρήση των ορυκτών καυσίμων. Επίσης, παρατηρούμε ότι η οικονομική ανάπτυξη φαίνεται να προχωρά λίγο γρηγορότερα από αυτή του πληθυσμού μέχρι το 1820. Μετά το 1820, το χάσμα ανάμεσα στην ανάπτυξη της ενέργειας και του ΑΕΠ διευρύνεται σημαντικά, υποδεικνύοντας ότι η ευρεία χρήση των ορυκτών καυσίμων επέτρεψε ένα συνεχώς βελτιωμένο επίπεδο διαβίωσης.

Η άνοδος του πληθυσμού και του ΑΕΠ είναι σημαντικά μεγαλύτερη στην περίοδο μετά τον Β’ Παγκόσμιο Πόλεμο από ότι πριν. Πρόκειται για την περίοδο στην οποία το πετρέλαιο είχε σημαντική επίδραση στην οικονομία. Το πετρέλαιο βελτίωσε ουσιαστικά τις μεταφορές και επέτρεψε μια διόγκωση της αγροτικής παραγωγής. Ένα έμμεσο αποτέλεσμα ήταν η αύξηση του παγκοσμίου εμπορίου που με τη σειρά της οδήγησε σε παραγωγή και μεταφορά αγαθών ανά τον κόσμο, όπως οι υπολογιστές.

Όταν κάποιος κοιτά πίσω στην ιστορία, η εντύπωση που έχει είναι ότι η οικονομία είναι ένα σύστημα που μεταμορφώνει τις πρώτες ύλες, ιδίως την ενέργεια, σε τροφή και άλλα αγαθά που οι άνθρωποι χρειάζονται. Καθώς τα αγαθά αυτά γίνονται διαθέσιμα, ο πληθυσμός αυξάνεται. Όσο περισσότερη ενέργεια καταναλώνεται, τόσο η οικονομία αναπτύσσεται και ο πληθυσμός πολλαπλασιάζεται. Όταν όμως προστίθεται λιγοστή ενέργεια, τότε η οικονομική ανάπτυξη είναι αναιμική και η πληθυσμιακή ανάπτυξη χαμηλή.

Οι οικονομολόγοι φαίνεται να πιστεύουν ότι η ανάπτυξη του ΑΕΠ οδηγεί στην αύξηση της ενέργειας και όχι το αντίθετο. Αυτή είναι μια μάλλον περίεργη άποψη, δεδομένης της μακρόχρονης σχέσης ανάμεσα στην ενέργεια και την οικονομία. Με μια αρκετά βραχυπρόθεσμη και στενή οπτική, ίσως η άποψη των οικονομολόγων να μπορεί να στηριχθεί, αλλά μακροπρόθεσμα είναι δύσκολο να δει κανείς πως μπορεί να στέκει.

Η ενέργεια στην εποχή των κυνηγών-συλλεκτών

Οι άνθρωποι (ή για να είμαστε πιο ακριβείς, τα είδη που προηγήθηκαν) εμφανίστηκαν για πρώτη φορά στην κεντρική Αφρική, ένα χώρο όπου η ενέργεια από τον ήλιο αφθονεί, όπως και το νερό, ενώ η βιοποικιλότητα είναι ιδιαίτερα αυξημένη. Το σκηνικό αυτό επέτρεψε στους προγόνους μας να έχουν μια ευρεία γκάμα τροφών, εύκολη πρόσβαση στο νερό και να μην ανησυχούν για το κρύο. Αρχικά, τα είδη αυτά πιθανότατα είχαν γούνα, ζούσαν στα δέντρα και έτρωγαν φυτά, όπως τα περισσότερα πιθηκοειδή σήμερα. Ο συνολικός πληθυσμός αυξομειωνόταν στην συγκεκριμένη περιοχή και πιθανώς δεν ξεπερνούσε το 1.000.000, ίσως μάλιστα να έφτανε και μόλις τα 70.000 άτομα ( McEvedy).

Η βασική πηγή ενέργειας του πρώιμου εκείνου ανθρώπου ήταν η τροφή. Προκειμένου να επεκτείνει την ακτίνα δράσης του, ήταν απαραίτητο να ανακαλύψει τρόπους να εξασφαλίζει τροφή σε πιο αφιλόξενα περιβάλλοντα. Οι ίδιες τεχνικές θα ήταν επίσης χρήσιμες για να αντιμετωπίσει τις αλλαγές του κλίματος, καθώς και τις αρνητικές συνέπειες από την εξέλιξη, όπως η απώλεια του τριχώματος, αλλά και τις περιορισμένες δυνατότητες μεταφοράς και την δυσκολία αντιμετώπισης μεγάλων θηρίων. Ο τρόπος με τον οποίο ο άνθρωπος αντιμετώπισε τα ζητήματα αυτά φαίνεται πως ήταν η χρήση της ενέργειας εξωτερικά.

Η πρώτη ανακάλυψη ήταν η φωτιά, τουλάχιστον ένα εκατομμύριο χρόνια πριν ( Berna). Το μαγείρεμα της τροφής επίσης ανακαλύφθηκε πολύ παλιά, αν και η συγκεκριμένη ημερομηνία είναι άγνωστη. Μια δίαιτα που περιλαμβάνει μαγειρεμένο φαγητό έχει αρκετά πλεονεκτήματα: Μειώνει τον χρόνο μάσησης από το 50% των ημερήσιων δραστηριοτήτων στο 5%, απελευθερώνοντας χρόνο για άλλες δραστηριότητες ( Organ). Επιτρέπει την χρήση περισσότερων τροφών, καθώς ορισμένες από αυτές μόνο έτσι τρώγονται. Επιτρέπει την καλύτερη αφομοίωση των θρεπτικών συστατικών. Επιτρέπει μικρότερο μέγεθος δοντιών και σαγονιού, αφήνοντας περισσότερη ενέργεια διαθέσιμη για την ανάπτυξη του εγκεφάλου ( Wrangham).

Υπήρξαν όμως και άλλα πλεονεκτήματα που προσέδωσε η φωτιά, πέρα από το μαγείρεμα. Οι πρώιμοι άνθρωποι μπορούσαν να ζεσταθούν, επεκτείνοντας την ακτίνα δράσης τους, μπορούσαν να διώχνουν τα θηρία και αυξήθηκαν οι ώρες της ημέρας. Τα ξύλα και τα φύλλα με τα οποία ο πρώτος άνθρωπος έφτιαχνε φωτιές μπορούν να θεωρηθούν η πρώτη εξωτερική πηγή ενέργειας.

Καθώς ο άνθρωπος απέκτησε περισσότερο χρόνο για πράγματα άσχετα με τη συλλογή φαγητού, μπορούσε να αφιερώσει τις δυνάμεις του και σε άλλα σχέδια, όπως το κυνήγι των ζώων και η κατασκευή εργαλείων και ρούχων. Όταν μιλάμε για τα αντικείμενα αυτά που δημιουργήθηκαν με την χρήση της ενέργειας, εννοούμε ότι έχουν ενσωματωμένη ενέργεια, καθώς αυτή που χρησιμοποιήθηκε αποφέρει πλέον μόνιμα αποτελέσματα. Μια έκπληξη που προέκυψε στο στάδιο αυτό ήταν η κατασκευή πλοιαρίων που επέτρεψαν στον άνθρωπο να μετοικήσει στην Αυστραλία 40.000 χρόνια πριν ( Diamond).

Η χρήση σκύλων για το κυνήγι στην Ευρώπη, τουλάχιστον 32.000 χρόνια πριν, ήταν άλλος ένας τρόπος με τον οποίο οι πρώτοι άνθρωποι επέκτειναν την περιοχή τους ( Shipman). Οι πληθυσμοί του Νεάντερταλ που ζούσαν στην ίδια περιοχή κατά την ίδια περίοδο, δεν χρησιμοποιούσαν σκύλους και εξαφανίστηκαν.

Με την γεωγραφική επέκταση, ο αριθμός των ανθρώπων αυξήθηκε στα 4 εκατομμύρια ( McEvedy) στις αρχές της εποχής της γεωργίας (7.000-8.000 π.Χ.). Αν ο πληθυσμός έφτασε το νούμερο αυτό, σημαίνει ότι αυξήθηκε κατά 25 φορές, λαμβάνοντας ως βάση ένα πληθυσμό 150.000 ατόμων. Η αύξηση προβλέπεται απλά και μόνο λαμβάνοντας υπόψη την επέκταση της κατοικήσιμης έκτασης και έλαβε χώρα μέσα σε πάνω από 500.000 χρόνια, άρα ήταν κατά μέσο όρο μικρότερη από 0,01% ετησίως.

Η εποχή της γεωργίας – 7.000 π.Χ. μέχρι 1 μ.Χ.

Σε σύγκριση με την εποχή των θηρευτών-συλλεκτών, οι πληθυσμοί αυξήθηκαν πολύ πιο γρήγορα (0,06%) κατά την εποχή της γεωργίας. Ένα βασικό πρόβλημα που λύθηκε τότε ήταν το πώς να αποθηκεύσεις τροφή για όταν την χρειαστείς. Επιλύθηκε εν μέρει με τα οικόσιτα σιτηρά, τα οποία αποθηκεύονταν εύκολα και ήταν και αρκετά «πυκνά» από ενεργειακής άποψης ώστε να μεταφέρονται και εύκολα. Αν η καλλιέργεια περιοριζόταν σε λαχανικά όπως το λάχανο και το σπανάκι, τότε δεν θα μπορούσε να αποθηκευτεί και θα απαιτούνταν μεγάλες ποσότητες για την μετακίνησή τους.

Τα οικόσιτα ζώα ήταν άλλος ένας τρόπος αποθήκευσης τροφής και πλέον ήταν δυνατή η ζωή σε κοινωνίες, δίχως την ανάγκη συνεχούς μετακίνησης σε περιοχές όπου η τροφή ήταν διαθέσιμη κατά περιόδους. Τα οικόσιτα ζώα είχαν και άλλα προτερήματα, όπως η χρήση τους για μεταφορά αγαθών και για την καλλιέργεια της γης. Η δυνατότητα χρήσης ζώων και καρπών επέτρεψε μια τεράστια αύξηση στην ποσότητα τροφής (άρα και ενέργειας για τους ανθρώπους) που μπορούσε να παραχθεί σε μια δεδομένη έκταση. Σύμφωνα με το βιβλίο « Dirt: The Erosion of Civilization» του Ντέιβιντ Μοντγκόμερι, η ποσότητα της γης που χρειαζόταν για να τραφεί ένας άνθρωπος ήταν η εξής:

- κυνηγοί-συλλέκτες: 20-100 εκτάρια ανά άτομο

- πρώιμη γεωργία: 2-10 εκτάρια ανά άτομο

- μεσοποτάμια καλλιέργεια: 0,5-1,5 εκτάρια ανά άτομο

Έτσι, η στροφή προς την καλλιέργεια ήταν σε θέση να οδηγήσει σε 50πλασιασμό του πληθυσμού και εξηγεί την αύξηση κατά 56 φορές που συντελέσθηκε από τα 4 εκατ. ανθρώπων το 7.000 π.Χ. στα 226 εκατ. ανθρώπων το 1 μ.Χ.

Άλλες ενεργειακές εξελίξεις κατά την περίοδο αυτή περιλαμβάνουν την άρδευση, τα ιστιοφόρα πλοία, τα μεταλλικά νομίσματα και την πρώιμη χρήση εργαλείων από σίδηρο ( Diamond, Ponting). Με τις ανακαλύψεις αυτές, το εμπόριο έγινε εφικτό και επέτρεψε την δημιουργία αγαθών που αλλιώς δεν θα υπήρχαν. Για παράδειγμα, ο χαλκός και ο ψευδάργυρος γενικά δεν εξορύσσονται στις ίδιες περιοχές, αλλά με το εμπόριο μπόρεσαν να συνδυαστούν για να δημιουργηθεί μπρούντζος.

Παρά τις ανακαλύψεις, το επίπεδο διαβίωσης υποχώρησε όταν ο άνθρωπος έγινε καλλιεργητής. Οι κυνηγοί-συλλέκτες είχαν φτάσει ήδη στα όριά τους διότι είχαν εξαφανίσει κάποια ήδη θηράματος ( McGlone, Diamond). Παρότι η καλλιέργεια επέτρεψε ένα μεγαλύτερο πληθυσμό, η υγεία του κάθε ατόμου ήταν σημαντικά χειρότερη. Το μέσο ύψος των ανδρών μειώθηκε κατά 6,2 ίντσες και το προσδόκιμο ζωής των γυναικών μειώθηκε από τα 35,4 έτη στα 33,1 έτη, σύμφωνα με τον Σπένσερ Ουέλς και το βιβλίο του, « Pandora’ s Seed: The Unforeseen Cost of Civilization».

Η αποδάσωση έγινε σύντομα συχνό φαινόμενο, καθώς ο πληθυσμός επεκτεινόταν. Ο Chew αναφέρει 40 περιοχές ανά τον κόσμο, δείχνοντας την αποδάσωση που έλαβε χώρα πριν το έτος 1 μ.Χ., σε πολλές από αυτές ήδη από το 4.000 π.Χ. Ο Μοντγκόμερι σημειώνει πως όταν οι Ισραηλίτες έφτασαν στην Γη της Επαγγελίας, οι καλύτερες αγροτικές εκτάσεις ήταν ήδη κατειλημμένες. Στην Παλαιά Διαθήκη, ο Ιησούς του Ναυή συμβουλεύει τους απογόνους του Ιωσήφ να καθαρίσουν όση έκταση μπορούσαν στους λόφους από τα δέντρα, ώστε να εγκατασταθούν με τις οικογένειές τους.

Ενέργεια, Πληθυσμός και ΑΕΠ: Έτη 1-1820

Ο Πίνακας 1 δείχνει ότι κατά την περίοδο από το 1 ως το 1.000 μ.Χ., η ανάπτυξη του πληθυσμού και της οικονομίας ήταν ιδιαίτερα χαμηλή (πληθυσμός 0,02% ετησίως, ΑΕΠ 0,01% ετησίως). Κατά την διάρκεια των χρόνων αυτών, όπως και στην πρώιμη γεωργική περίοδο (7.000 π.Χ. – 1 μ.Χ.) υπήρχε η τάση να καταρρέουν οι πολιτισμοί που επεκτείνονταν, γεγονός που συγκρατούσε τον συνολικό πληθυσμό. Υπήρχαν αρκετοί λόγοι για τους οποίους κατέρρεαν οι καλά εδραιωμένες κοινωνίες, όπως 1) η διάβρωση του εδάφους και η απώλεια της γονιμότητας της γης, καθώς οι άνθρωποι έκοβαν τα δέντρα ( Montgomery, Chew), 2) οι όλο και πιο περίπλοκες κοινωνίες χρειάζονταν περισσότερη ενέργεια για να υποστηριχθούν, η οποία όμως απουσίαζε, 3) οι μεταδοτικές ασθένειες που συχνά προέρχονταν από τα οικόσιτα ζώα, περνούσαν από άνθρωπο σε άνθρωπο λόγω της πληθυσμιακής πυκνότητας ( Diamond) και 4) υπήρξαν επανειλημμένες περιπτώσεις κλιματικής αλλαγής και φυσικών διαταραχών, όπως οι εκρήξεις ηφαιστείων ( Chew).

Ακόμα και μετά το 1000 μ.Χ. η ανάπτυξη υπήρξε περιορισμένη λόγω των παραπάνω παραγόντων. Στις περισσότερες χώρες, η πλειοψηφία των ανθρώπων συνέχιζε να ζει στα όρια της πείνας, μέχρι την έλευση των τελευταίων δύο αιώνων ( Ponting). Η περισσότερη ανάπτυξη προήλθε από την επέκταση της καλλιεργήσιμης γης.

Υπήρξαν όμως και εξαιρέσεις και εκεί είναι που παρατηρήθηκε η μεγαλύτερη έκρηξη του πληθυσμού και του ΑΕΠ:

Ολλανδία. Ο Κρις ντε Ντέκερ γράφει για την αυξανόμενη χρήση του ποάνθρακα για ενέργεια στην Ολλανδία με αρχή το 1100, η οποία συνεχίστηκε ως το 1700. Ο ποάνθρακας είναι ένα εν μέρει ανθρακοποιημένο φυτικό υπόλειμμα, που σχηματίζεται σε βάλτους μέσα από χιλιάδες χρόνια. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για σκοπούς θέρμανσης, όπως για παράδειγμα για την παρασκευή άρτου ή για κεραμικά. Επειδή χρειάζονται εκατοντάδες χρόνια για να σχηματιστεί, η εξόρυξή του οδηγεί σε εξάντληση. Επίσης, προκαλεί οικολογική ζημιά. Η διαθεσιμότητα του ποάνθρακα σαν καύσιμο ήταν σημαντική διότι εκείνη την περίοδο υπήρχε έλλειψη ξυλείας λόγω της αποδάσωσης που προηγήθηκε.

Παράλληλα, και ο άνεμος ήταν σημαντικός στην Ολλανδία εκείνη την εποχή. Παρήγαγε κυρίως μια διαφορετική ενέργεια απ’ότι ο ποάνθρακας: Την κινητική (ή μηχανική) ενέργεια, η οποία χρησιμοποιείτο για διάφορες εργασίες, όπως το γυάλισμα, το κόψιμο του ξύλου και η παραγωγή χαρτιού ( De Decker). Σε όρους θερμικής ενέργειας, η αιολική παραγωγή ήταν σημαντικά μικρότερη από αυτή που παρείχε ο ποάνθρακας κατά την ίδια περίοδο.

Ο Μάντισον δείχνει ότι ο πληθυσμός της Ολλανδίας αυξήθηκε από τα 300.000 άτομα το έτος 1000 στα 950.000 άτομα το 1500, στα 1.500.000 το 1600 και στα 1.900.000 το 1700, πράγμα που σημαίνει ετήσιες αυξήσεις 0,23%, 0,46% και 0,24% στις τρεις αυτές περιόδους, έναντι 0,10%, 0,24% και 0,08% παγκοσμίως. Το ολλανδικό ΑΕΠ αναπτύχθηκε με ρυθμό υπερδιπλάσιο από ότι το παγκόσμιο (Ολλανδία: 0,35%, 1,06% και 0,67%. Παγκοσμίως : 0,14%, 0,29% και 0,11%).

Αγγλία . Διαθέτουμε επίσης στοιχεία για την πρώιμη χρήση καυσίμων στην Αγγλία ( Wigley).

(Διάγραμμα 1. Ετήσια κατά κεφαλή ενεργειακή κατανάλωση σε megajoules στην Αγγλία και την Ουαλία στις περιόδους 1561-70, 1850-59 και στην Ιταλία το 1861-70 από τον Wrigley).

Εδώ παρατηρούμε ότι η χρήση του άνθρακα ξεκίνησε ήδη από το 1561. Σε ένα σημαντικό βαθμό, ο άνθρακας αντικατέστησε το ξύλο επειδή δεν ήταν διαθέσιμο λόγω της αποδάσωσης. Ο άνθρακας χρησιμοποιείτο για την παραγωγή θερμότητας, μέχρι την δημιουργία της πρώτης ατμομηχανής το 1712 ( Wikipedia), όταν και άρχισε να παράγει και μηχανική ενέργεια. Ο άνεμος και το νερό επίσης χρησιμοποιούνταν για την παραγωγή μηχανικής ενέργειας, αλλά σε ποσότητες μικρότερες, σε σύγκριση με τον άνθρακα, με την ενέργεια που παρήγαγαν τα ζώα ή ακόμα και με την ενέργεια που καταναλωνόταν από τους ανθρώπους ως τροφή.

Ο Μάντισον παρουσιάζει στατιστικά για τον πληθυσμό και το ΑΕΠ στη Μεγάλη Βρετανία (όχι μόνο στην Αγγλία). Και πάλι βλέπουμε τις ίδιες τάσεις με την Ολλανδία. Ο βρετανικός πληθυσμός και το ΑΕΠ ξεπέρασαν την παγκόσμια ανάπτυξη, διότι η χώρα ήταν ο ηγέτης στην υιοθέτηση της τεχνολογίας που σχετίζεται με τον άνθρακα. Για τις τρεις περιόδους 1500-1600, 1600-1700 και 1700-1800, τα αντίστοιχα νούμερα για την πληθυσμιακή αύξηση ήταν 0,45%, 0,33% (παγκοσμίως 0,24%, 0,08% και 0,46%) και 0,76%, ενώ στο ΑΕΠ 0,76%, 0,58% και 1,02% (παγκοσμίως 0,29%, 0,11% και 0,52%).

Κάμψη της ανάπτυξης το 1600. Το Διάγραμμα 1 δείχνει ότι τόσο ο πληθυσμός όσο και το ΑΕΠ ήταν χαμηλότερα κατά τη διάρκεια του 17ου αιώνα. Η περίοδος αυτή ταυτίζεται με την έλευση μιας μικρής εποχής παγετώνων, η οποία είχε σημαντική επίδραση.

(Διάγραμμα 2. Η σφοδρότητα των χειμώνων στην Ευρώπη , από το 1000 ως το 1900. Παρατηρείται μια ψυχρή περίοδος μετά το 1600. Τα στοιχεία προέρχονται από το έργο του Lamb (1969) και των Schneider- Mass (1975)).

Αν ο καιρός ήταν πιο ψυχρός, τότε οι καλλιέργειες δεν θα αναπτύσσονταν και θα χρειαζόταν περισσότερο ξύλο για καύσιμο, αφήνοντας λιγότερο διαθέσιμο για άλλους σκοπούς, όπως η παραγωγή μετάλλου. Οι χώρες μπορεί επίσης να ήταν πιο ευαίσθητες σε επιδρομές από εξωτερικούς εχθρούς αν ήταν φτωχότερες και δεν μπορούσαν να συντηρήσουν ένα μεγάλο στρατό.

Η εποχή του άνθρακα – 1820 έως 1920 (και συνεχίζεται)

Όταν έφτασε η εποχή του άνθρακα, ο κόσμος είχε δύο βασικές ανάγκες:

1. Χρειαζόταν ένα καύσιμο για παραγωγή θερμότητας, ώστε να λυνόταν το πρόβλημα της αποδάσωσης με ταυτόχρονη κάλυψη των αναγκών για παραγωγή μετάλλου και άλλων αγαθών.

2. Χρειαζόταν ένα καύσιμο για τις μεταφορές, ώστε να μην χρειαζόταν το περπάτημα, τα άλογα και τις βάρκες, που περιόριζαν το εμπόριο.

Όταν εμφανίστηκε ο άνθρακας, υιοθετήθηκε γρήγορα διότι βοηθούσε πολύ με την πρώτη από αυτές τις ανάγκες. Οι άνθρωποι ήταν πρόθυμοι να ανεχτούν το γεγονός ότι ο άνθρακας μόλυνε πολύ, ιδίως στα πληθυσμιακά κέντρα, όπου η έλλειψη ξυλείας αποτελούσε πρόβλημα. Με την διαθεσιμότητα του άνθρακα, έγινε εφικτή η ραγδαία αύξηση της παραγωγής μετάλλου, αποφέροντας καταναλωτικά αγαθά διαφόρων ειδών.

(Διάγραμμα 3. Παγκόσμια ενεργειακή κατανάλωση ανά πηγή, με βάση το έργο του Vaclav Smil και την Ετήσια Έκθεση της ΒΡ για την περίοδο από το 1965 ως σήμερα)

Ανάμεσα στο 1820 και το 1920, όταν και ο άνθρακας χρησιμοποιήθηκε ευρέως για πρώτη φορά, η παγκόσμια χρήση ενέργειας τριπλασιάστηκε (Διάγραμμα 3). Οι μεγάλες αυξήσεις που σημειώθηκαν στη συνέχεια σε άλλα καύσιμα κάνουν αυτή την μεγέθυνση να μοιάζει μικρή, αλλά η χρήση άνθρακα ήταν πολύ σημαντική για την οικονομία. Ο Πίνακας 1 δείχνει μια σταθερή αύξηση στο ΑΕΠ, καθώς ο άνθρακας προστίθετο στο ενεργειακό μείγμα κατά την περίοδο αυτή.

Με την εφεύρεση της πρώτης ατμομηχανής το 1712, ο άνθρακας μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για σκοπούς που απαιτούσαν μηχανική ενέργεια, όπως η επεξεργασία σιταριού, η υφαντουργία κτλ. Επίσης, βοήθησε πολύ ως μεταφορικό καύσιμο καθώς τροφοδοτούσε τα τρένα και τα ατμόπλοια. Με τον τρόπο αυτό κάλυψε και την δεύτερη ανάγκη που προαναφέραμε. Βεβαίως, δεν ήταν κατάλληλος για τα αεροπλάνα και για τα ιδιωτικά αυτοκίνητα αργότερα.

Μια εφεύρεση που κατέστη δυνατή μέσω της διαθεσιμότητας του άνθρακα ήταν η ευρεία χρήση του ηλεκτρισμού. Δίχως τον άνθρακα (και το πετρέλαιο) δεν θα είχαν κατασκευαστεί ποτέ τα ηλεκτρικά δίκτυα. Η υδροηλεκτρική ενέργεια επίσης κατέστη δυνατή από τον άνθρακα, διότι αυτός επέτρεπε την μεταφορά των μετάλλων και του εξοπλισμού που χρειαζόταν. Παράλληλα, επέτρεψε την παραγωγή σκυροδέματος σε μεγάλες ποσότητες. Σημειώνεται ότι οι πρώτες ποσότητες υδροηλεκτρικής ενέργειας παρήχθησαν μεταξύ του 1870 και 1880, σύμφωνα με το Διάγραμμα 3.

Άλλος ένας τομέας που ενισχύθηκε από την έλευση του άνθρακα ήταν η καλλιέργεια, κυρίως με την εισαγωγή καλύτερων μετάλλων, την βελτίωση των μεταφορών και αργότερα με τον ηλεκτρισμό. Σύμφωνα με έγγραφο της αμερικανικής κυβέρνησης, σημειώθηκαν αλλαγές που επέτρεψαν μια αυξημένη παραγωγικότητα από τα άλογα αντί για τους ανθρώπους. Νέα εξαρτήματα, όπως τα χαλύβδινα άροτρα παρήχθησαν, ενώ οι σιδερένιου φράχτες επέτρεψαν στην αμερικανική δύση να γίνει μια έκταση οργανωμένων καλλιεργειών, αντί για ξέφραγο αμπέλι.

Μεταξύ του 1850 και του 1930, το ποσοστό των εργατών που απασχολούνταν στην γεωργία υποχώρησε από το 65% του δυναμικού σε μόλις 22%. Με μια τέτοια μείωση στην αγροτική απασχόληση, έγινε εφικτή η αύξηση της απασχόλησης σε άλλους τομείς της οικονομίας, με την προϋπόθεση ότι υπήρχαν δουλειές. Αν όχι, τότε μπορεί να διαπιστώσει κανείς από πού προήλθε η Μεγάλη Ύφεση.

Αν δούμε τα δεδομένα στο Διάγραμμα 3 από μόνα τους, βλέπουμε ότι η χρήση άνθρακα ποτέ δεν σταμάτησε να μεγαλώνει. Μάλιστα, αυξάνεται ακόμα πιο γρήγορα τα τελευταία χρόνια.

(Διάγραμμα 4. Παγκόσμια κατανάλωση άνθρακα, με βάση τα στοιχεία στο Διάγραμμα 3)

Ο λόγος είναι ότι ο άνθρακας είναι φθηνός, ιδίως σε σύγκριση με το πετρέλαιο και σε πολλές χώρες σε σύγκριση και με το φυσικό αέριο. Η Κίνα και άλλες αναπτυσσόμενες χώρες χρησιμοποιούν τον άνθρακα για την ηλεκτροπαραγωγή, για την παραγωγή σιδήρου, λιπασμάτων και άλλων χημικών. Ο άνθρακας μολύνει, τόσο με το διοξείδιο, όσο και με άλλα χημικά που αναμειγνύονται μαζί του. Για πολλούς καταναλωτές όμως, το φθηνό υπερισχύει του «πράσινου».

Μια λεπτομερής ματιά στην κινεζική κατανάλωση άνθρακα φανερώνει ότι η πρόσφατη αύξηση ξεκίνησε μόλις η Κίνα εισήλθε στον Παγκόσμιο Οργανισμό Εμπορίου, τον Δεκέμβριο του 2001. Έχοντας συνάψει πλέον περισσότερες εμπορικές σχέσεις με τον υπόλοιπο κόσμο, η Κίνα χρειαζόταν άνθρακα για να παράγει προϊόντα και να αναπτύξει τις υποδομές της. Οι τελικοί καταναλωτές στην Αμερική και την Ευρώπη δεν συνειδητοποιούσαν ότι η δική τους όρεξη για φθηνά προϊόντα οδηγούσε σε αύξηση της παγκόσμιας κατανάλωσης άνθρακα.

Η προσθήκη του πετρελαίου στο παγκόσμιο ενεργειακό μείγμα

Το πετρέλαιο προστέθηκε στο ενεργειακό μείγμα σε μικρές ποσότητες αρχικά το 1860-70. Η ποσότητα σταδιακά αυξήθηκε με την πάροδο των ετών, αλλά οι πολύ μεγάλες προσθήκες σημειώθηκαν μετά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο. Το πετρέλαιο κάλυψε αρκετές ανάγκες :

1. Ήταν το μόνο πραγματικά καλό καύσιμο για τις μεταφορές. Ήταν υγρό και μπορούσε να τοποθετηθεί σε δεξαμενές. Επέτρεψε την μετακίνηση σε διάφορες αποστάσεις με αυτοκίνητα, φορτηγά, τρακτέρ για τα αγροκτήματα, αεροσκάφη και εξοπλισμό κατασκευών.

2. Παρείχε χημικά λιπάσματα τα οποία θα κάλυπταν τις σοβαρές υποβαθμίσεις του εδάφους που είχαν συσσωρευτεί μέσα στα χρόνια. Οι υδρογονάνθρακες επίσης παρείχαν εντομοκτόνα.

3. Το πετρέλαιο μεταφέρεται εύκολα, άρα λειτουργεί καλά σε συνεργασία με συσκευές όπως οι γεννήτριες ηλεκτρισμού και οι αντλίες. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μέρη που τα άλλα καύσιμα δεν έχουν πρόσβαση, όπως τα μικρά νησιά, με σχετικά μικρό εξοπλισμό.

4. Με την τεράστια αλλαγή που επέφερε στις μεταφορές, το παγκόσμιο εμπόριο ενισχύθηκε σημαντικά. Έγινε εφικτή η παραγωγή πολύπλοκων αγαθών, όπως οι υπολογιστές, χρησιμοποιώντας εισαγωγές από διάφορες χώρες. Επίσης, έγινε εφικτή η εισαγωγή αναγκαίων αγαθών και όχι μόνο αγαθών πολυτελείας.

5. Οι υδρογονάνθρακες μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιηθούν στα φάρμακα, επιτρέποντας την πάταξη αρκετών ιών που προκαλούσαν επιδημίες.

6. Το πετρέλαιο παρήγαγε πλαστικά και υφάσματα, με αποτέλεσμα η γη που χρησιμοποιείτο για την καλλιέργεια βάμβακος να αφιερωθεί σε άλλες χρήσεις.

7. Άλλη μια χρήση ήταν για την ασφαλτόστρωση, για την λίπανση των μηχανών και άλλες ειδικευμένες υπηρεσίες.

8. Παράλληλα, η διευρυμένη χρήση των μηχανών οδήγησε τους εργάτες να δουλέψουν σε άλλες δραστηριότητες (ή και να μείνουν άνεργοι).

9. Το γεγονός ότι τα τρακτέρ και οι μηχανές ανέλαβαν τον ρόλο των αλόγων και των μουλαριών μετά το 1920 σήμαινε ότι περισσότερη γη ήταν διαθέσιμη για την παραγωγή τροφής, αφού δεν χρειαζόταν να παράγεται τόση ζωοτροφή.

Αν εξετάσουμε το πετρέλαιο από μόνο του (Διάγραμμα 5), βλέπουμε μια πολύ πιο καμπυλωτή γραμμή από ότι στον άνθρακα (Διάγραμμα 4).

(Διάγραμμα 5. Παγκόσμια κατανάλωση πετρελαίου με βάση τα στοιχεία στο Διάγραμμα 3)

Η εξήγησή μου για αυτό είναι ότι η παραγωγή πετρελαίου είναι πιο περιορισμένη από αυτή του άνθρακα. Ο άνθρακας είναι φτηνός και η ζήτηση συνεχίζει να αυξάνεται. Η τιμή του πετρελαίου αυξήθηκε τα τελευταία χρόνια και αυτό οδηγεί σε μείωση των αγορών από τους καταναλωτές, ώστε να προστατευτούν οι προϋπολογισμοί. Πλέον, δεν υπάρχει η πολυτέλεια να πάμε τόσες διακοπές, ούτε να ασφαλτοστρώσουμε τόσους δρόμους. Το πετρέλαιο εξακολουθεί να είναι η μεγαλύτερη πηγή ενέργειας στον κόσμο, αλλά ο άνθρακας κινείται ανοδικά για να το ξεπεράσει. Σε 1-2 χρόνια, ίσως να το καταφέρει αυτό, ενώ μαζί και οι δύο καλύπτουν σήμερα το 60% της ενεργειακής ζήτησης.

Αν κοιτάξουμε την κατά κεφαλή κατανάλωση καυσίμου, με βάση τα δεδομένα του Διαγράμματος 3, τότε παρατηρούμε τα εξής:

(Διάγραμμα 6. Κατά κεφαλή κατανάλωση ενέργειας που προκύπτει από την κατανάλωση δια τον πληθυσμό)

Το διάγραμμα 6 δείχνει ότι υπήρχε μια αληθινή αύξηση στην κατά κεφαλή κατανάλωση ενέργειας μετά τον Β’ Παγκόσμιο, όταν δηλαδή προστέθηκαν μεγάλες ποσότητες πετρελαίου στο μείγμα. Αυτό που συνέβη ήταν ότι η κατανάλωση άνθρακα δεν μειώθηκε. Απλά το πετρέλαιο προστέθηκε από πάνω.

Αν δούμε την αύξηση του πληθυσμού στην ίδια περίοδο, υπάρχει μια πολύ ορατή καμπύλη αμέσως μετά τον Β’ Παγκόσμιο, καθώς ο πληθυσμός μεγάλωνε ταυτόχρονα με την κατανάλωση πετρελαίου.

(Διάγραμμα 7. Παγκόσμιος πληθυσμός)

Προφανώς, η έλευση του πετρελαίου είχε μεγάλη επίδραση στις καλλιέργειες. Δυστυχώς, η χημική λύση για τα μακροχρόνια προβλήματα που αντιμετωπίζουμε με το έδαφος δεν είναι μόνιμη. Το έδαφος πρέπει να αντιμετωπιστεί σαν μέρος ενός οικοσυστήματος, με βιολογικούς οργανισμούς που το βοηθούν να είναι γόνιμο. Επίσης, το έδαφος χρειάζεται μια επαρκή ποσότητα φυτών ώστε να συγκρατεί το νερό στις περιόδους ξηρασίας. Υπάρχουν φυσικά πράγματα που μπορούν να γίνουν για την διατήρηση της γονιμότητας. Δυστυχώς, η χρήση μεγάλων μηχανών στηρίζεται στο πετρέλαιο και μαζί με τα χημικά κινούνται προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Το Πρόβλημα με τις Άλλες Πηγές Ενέργειας

Υπάρχουν και άλλες πηγές, όπως η πυρηνική, η αιολική, η ηλιακή, τα βιοκαύσιμα και το φυσικό αέριο. Η παραγωγή όλων αυτών έγινε δυνατή από το πετρέλαιο και τον άνθρακα, λόγω της μεγάλης ποσότητας μετάλλων που απαιτείται για τον εξοπλισμό τους και λόγω της ανάγκης μεταφοράς των συστημάτων στον τελικό προορισμό.

Όλες αυτές οι πηγές έχουν την δικιά τους αγορά. Είναι δύσκολο για αυτές να καλύψουν την αγορά του άνθρακα και του πετρελαίου. Τα ηλιοθερμικά και το φυσικό αέριο παράγουν θερμότητα και παίζουν ένα τέτοιο ρόλο. Είναι δύσκολο να δει κανείς πως θα μπορούσε να συντηρηθεί η παραγωγή μετάλλων με τις πηγές αυτές. Βεβαίως, με αρκετό ηλεκτρισμό, θα μπορούσαμε να δημιουργήσουμε την θερμότητα που χρειάζεται για τα μέταλλα, αλλά θα χρειαζόταν μεγάλη ποσότητα.

Η λέξη «φτηνό» είναι σημαντική για τους αγοραστές των καυσίμων. Ο άνθρακας προφανώς υπερισχύει σήμερα του πετρελαίου στην τιμή και το φυσικό αέριο είναι η μόνη άλλη πηγή που είναι σχετικά φθηνή, τουλάχιστον στις ΗΠΑ. Το πρόβλημα με το αμερικανικό αέριο είναι ότι δεν παράγεται με φτηνό τρόπο, άρα οι μακροπρόθεσμες προοπτικές του ως φτηνό καύσιμο δεν είναι καλές. Ίσως, αν λυθούν τα τιμολογιακά ζητήματα, η αμερικανική παραγωγή να αυξηθεί κι άλλο, αλλά πιθανότατα δεν θα αποτελέσει το φθηνότερο καύσιμο.

Ένα από τα ζητήματα που σχετίζονται με την αντικατάσταση του πετρελαίου και του άνθρακα είναι ότι διαθέτουμε ήδη πάρα πολύ εξοπλισμό (αυτοκίνητα, τρένα, αεροπλάνα, τρακτέρ κτλ) τα οποία χρησιμοποιούν πετρέλαιο και έχουμε και πολλές χημικές διαδικασίες που απαιτούν πετρέλαιο και άνθρακα για να γίνουν. Θα στοίχιζε πάρα πολύ η μετάβαση σε ένα άλλο καύσιμο πριν την λήξη της διάρκειας ζωής του εξοπλισμού αυτού.

Επίλογος

Μακροπρόθεσμα, οι ενεργειακές πηγές έπαιξαν έναν πολύ σπουδαίο και κυμαινόμενο ρόλο στην οικονομία. Γενικότερα, οι αυξήσεις της ενεργειακής παραγωγής φαίνεται πως είναι παράλληλες με αυτές του ΑΕΠ και του πληθυσμού. Τα απαραίτητα χαρακτηριστικά της ενεργειακής παραγωγής δεν είναι πάντα εμφανή. Δεν θεωρούμε το χαμηλό κόστος ως σημαντικό χαρακτηριστικό των ενεργειακών προϊόντων, αλλά στον αληθινό κόσμο αυτό είναι κρίσιμο θέμα.

Καθώς κινούμαστε εμπρός, αντιμετωπίζουμε πολλαπλές προκλήσεις. Ο παγκόσμιος πληθυσμός συνεχίζει να αυξάνεται και πρέπει να έχει σπίτια, ρούχα και τροφή. Καμία από τις διαθέσιμες ενεργειακές πηγές δεν είναι τέλεια. Επίσης, η μακρά ιστορία μας διδάσκει ότι η χρήση της γης για ετήσιες καλλιέργειες άφησε το έδαφος σε υποβαθμισμένη κατάσταση. Ο δρόμος προς τα εμπρός δεν είναι εντελώς ξεκάθαρος.