tisdag, september 12, 2017

Energi i världshistorien - del 2

Gick på miljöhistorian igenom energitransitioner avspeglat genom "Prime Movers" (PM) på global nivå. Här benämns tekniker för att omvandla energi för "Prime Movers" eftersom det under lång tid var människor och djur (främst oxar och hästar) som utförde allt arbete. Det var först med ångmaskinen, runt år 1700/1800, som vi fick en industriell revolutionen, vilket visas i bilden nedan:
Ovanstående bild är talande och poängrik, både med avseende på att den visar på hur snabbt omvandlingen gått, och hur vi nu är beroende av "combustion engines".

Nedan följer mer om

Höjd jordbruksproduktivitet har varit en förutsättning för industrialiseringen. Den har frigjort arbetskraft, kapital och resurser från jordbrukssektorn till industrisektorn. Ökade inkomster i jordbruket ger efterfrågan på annat än mat, bland annat industrivaror.

Vi talade om den ökade jordbruksproduktionen och Englands industrialisering orsakad av ovanlig god tillgång på dragdjur, i synnerhet hästar. En häst drar mellan 50-80 kg, har en hastighet på ung 1 m/s och har en effekt på 500-850 W; medan en oxe har drar typiskt 40-70 kg, har en hastighet på 0,7 m/s och har en effekt på 250-550 W. Veteproduktionen ökade mest i England (bara Nederländerna visade på en större produktivitetsökning under mitten av 1800-talet). I absoluta tal ökade dock "horse equivalents" mest i Tysklind mellan 1815 och 1913, där den ökade med 57 % (jmf med i England med 15 %). I Tyskland hade de dessutom mest "dragkraft" i absoluta tal, där de hade 4626 000 "horse equivalents" jämfört med 808 "horse equivalents"i England. 

Enligt Tony Wrigley (som skrev Energy and the English Industrial Revolution, Cambridge University Press 2010) så var en organisk ekonomi ("organic economy/natural economy", som var beroende av jordbruksmark, och människor och djur för att utföra arbete, begränsad av en viss areal (begränsar utbudet av energi) och begränsad av besvärliga transporter (givet befintliga energikällor och energiomvandlare).

Den industriella revolutionen överkom dessa begränsningar genom att exploatera lagrad energi under markytan. Denna transportrevolution var beroende av fossila bränslen. Mer om de olika, som kan beskrivas i tre faser, industriella revolutionerna , nedan:

Industriella revolutioner

Industriella revolutioner handlar om utvecklingsblock, prime movers, energikällor och strukturcykler (se även economic history of Sweden, och ekonomisk historia i Sverige)

(Första) industriella revolutionen. Ca kring år 1800 - stenkol och ångmaskinen.
England (Belgien). Ångmaskinen utvecklas parallellt med att stenkol exploateras allt kraftigare. Ångmaskinens utveckling: Savery (1698), Newcomen (1712), Smeaton, Boulton and Watt (1763-1775), Cornish, Carliss och "Compuund and uniflow engines". Järnproduktionen kan öka. Senare även Frankrike och Tyskland. Punktvisa energikällor i stället för rumsligt utbredda resulterar i ökade utsläpp av koldioxid, NOx och SOx. Dragdjuren förblev dock länge viktigaste källa för rörelseenergi. I t ex Sverige var total effekten av ångmaskiner 500 hk. Samtidigt presterade landets hästar och oxar 280 000 hk (56 ggr mer). Människans sammanlagda muskelarbete 100 000 hk. Dock nya arbetsområden för ångmaskinen. 

Andra industriella revolutionen. Ca kring år 1890 - förbränningsmotorn och elmotor/turbin/generator (i Sverige - industrisamhällets genombrott 1890-1930; industrisamhällets höjdpunkt 1930-1973)
Denna andra "våg" av kallas även den "teknologiska revolutionen". Utvecklingen försköts från England till USA, Tyskland och Sverige. Mer kunskapsintensiv. Stordriftsfördelar och standardiserade moment/processer. Staten viktig  - satsade t ex på järnväg. De båda utvecklingsblocken kring förbränningsmotor och elmotor/turbin/generator krävde helt ny infrastruktur. De revolutionerar transporterna.Initiala begränsningar med överföring löstes t ex med högspänning och transformatorer. Bestående begränsning är dock att förbrukning och produktion måste vara någorlunda samtida (vattenkraft och batterier undantag).

Tredje industriella revolutionen. Ca kring år 1970 - mikroprocessorn
IT, globalisering, tjänstesektorns tillväxt

Mellan dessa tre "större" och mer utmärkande genombrott i utvecklingen förekom utvecklingsblock som byggde blocket innan. Till exempel så hade vi i Sverige utvecklingsblock som vi kallar industrisamhällets genombrott 1890-1930. Därpå följde, efter en större kreativ kris kring år 1930, "industrisamhällets höjdpunkt" 1930-1973.

Energiförsörjning innan och under industriella revolutionen

Energiförsörjning i Europa mellan 1800-2005
(lägg märke till det svarta kolet i mitten):

Det ser dock helt olika ut i England jämfört med Sverige:

I Sverige utvecklingsblock kring ångmaskinen att importen av stenkol blev relativ billig (kunde konkurrera med veden), vilket ledde till bred utveckling av stenkol från år 1870.

En bild som visar energiförsörjning i världen. Den första mellan år 1000 och 2000, den andra mellan 1850 och 1990:


Energikonsumtion per capita år 1500 - 2000 i Europa (GJ) (källa):
.

Energiintensitet och energiproduktivitet

Vi talade om energiintensitet (Energi/BNP - ska helst sjunka med tiden) och energiproduktivitet (BNP/Energi - ska helst öka med tiden) för att se samband mellan ekonomisk expansion och miljöpåverkan. Mer om energiintensitet i Sverige (källa):


Nedan visas hur energiintensiteten (Energi/BNP) utvecklats mellan åren 1980 och 2011 för Europa (röd), Sverige (blå), Storbritanien (gul) och Tyskland (orange) (källa):

Mer om Sveriges mål om att energiintensiteten ska minska med 20% mellan 2008 och 2020.

Energiintensitet (energimängd/BNP) i Sverige och Holland mellan år 1865 och 1995:


Energiintensitet i West vs East. England och Sverige hade sin högsta energiintensitet innan 1870, Tyskland hade sin senare, och Tjeckoslovakien sin ännu senare (någon gång på 1970-talet):

Vi kan se ungefär samma sak i nedanstående diagram som sträcker sig från 1800 till 2000:

I nedanstående diagram visar schematiskt utveckling av energiintensiteten för olika delar av Europa mellan 1830 och 2010:




Miljökuznetskurvan

Vidare så kom vi in på Kuznetkurvan , närmare bestämt miljökuznetskurvan. På engelska "The Environmetal Kuznets curve" (EKC).  Miljökuznetskurvan menar att det blir bättre för miljön när ekonomin i ett samhälle växer och kommer förbi en viss "turning point":


Miljökuznetskurvan beskrivs och kritiseras kort och koncist i ett annat blogginlägg. Sambandet behandlas även i Nicklas Envalls (2014) kandidatuppsats: "Ekonomisk tillväxt och miljö - en undersökning av miljökuznetskurvan". Envalls beskriver kurvan och dess bakgrund på följande sätt:

Det var med andra ord Simon Kuznet som 1955 beskrev en relation mellan inkomstnivå och ojämlikhet i ett samhälle, i en så kallad "kuznetkurva". Ett samband som bland annat Grossman & Krueger (1991) med artikeln "Environmental Impacts of a North American Free Trade Agreement" och Shafik (1994) med artikeln "Economic development and environmental quality: an econometric analysis"(researchgate) överförde till miljöfrågan, i en så kallad "miljökuznetskurva". Men det är kanske så att det snarare finns en relation än ett samband, gällande t ex vatten- och luftkvalitet (exempelvis rörande: "sulfur dioxide, nitrogen oxide,lead, DDT, chlorofluorocarbons, sewage"). Yandle, Vijayaraghavan & Bhattarai (2002) menar "The Environmetal Kuznets curve - A Primer" att utsläpp i vatten renas innan utsläpp till luften. Stern (2003) visar i  "The Environmental Kutznets Curve" att det finns matematiska/statiska svårigheter med denna typ av undersökningar. Vidare finns det kritik mot att det finns en miljökuznetskurva eftersom en stor del av tillverkningen har flyttat från rika länder till mindre rika länder med mindre tuff miljölagstiftning (Här t ex en artikel från DN Debatt (2011) "Sveriges klimatutsläpp är större än regeringen säger"). Här en powerpoint som visar på hur utsläpp av svavel och koldioxid förändrats mellan 1860 och 2005. Nedanstående kan man läsa på Wikipedia:
"For example, between 1970 and 2006, the United States' inflation-adjusted GDP grew by 195%, the number of cars and trucks in the country more than doubled, and the total number of miles driven increased by 178%. However, during that same time period regulatory changes meant that annual emissions of carbon monoxide fell from 197 million tons to 89 million, nitrogen oxides emissions fell from 27 million tons to 19 million, sulfur dioxide emissions fell from 31 million tons to 15 million, particulate emissions fell by 80%, and lead emissions fell by more than 98%.
However, there is little evidence that the relationship holds true for other pollutants, for natural resource use or for biodiversity conservation. For example, energy, land and resource use (sometimes called the "ecological footprint") do not fall with rising income. While the ratio of energy per real GDP has fallen, total energy use is still rising in most developed countries. Another example is the emission of many greenhouse gases, which is much higher in industrialised countries. In addition, the status of many key "ecosystem services" provided by ecosystems, such as freshwater provision and regulation, soil fertility, and fisheries, have continued to decline in developed countries.
This could be a reason why environmental Kuznets curves have been found to be applicable to only certain types of pollutants.[6] Yandle, Vijayaraghavan & Bhattarai (2002) "The Environmetal Kuznets curve - A Primer" (researchgate, pdf) argue that the EKC has not been found to apply to carbon because most pollutants create localized problems like lead and sulfur, so there is a greater urgency and response to cleaning up such pollutants. As a country develops, the marginal value of cleaning up such pollutants makes a large direct improvement to the quality of citizens' lives. Conversely, reducing carbon dioxide emissions does not have a dramatic impact at a local level, so the impetus to clean them up is only for the altruistic reason of improving the global environment. This becomes a tragedy of the commons where it is most efficient for everyone to pollute and for no one to clean up, and everyone is worse as a result (Hardin, 1968). Thus, even in a country like the US with a high level of income, carbon emissions are not decreasing in accordance with the EKC.[6]"

Kanske skulle man kunna säga att Miljökuznetskurvan beskriver att miljön kan bli bättre när ekonomin i ett samhälle växer och kommer förbi en viss "turning point". Ett begrepp som beskriver en starkare vilja att "koppla isär" ekonomisk utveckling och miljöbelastning är (Eco-economic)-decoupling.  I alla fall den "tredje" formen av decoupling: "Decoupling through intentional resource productivity increase". Mer om detta i nästa avsnitt.


(Eco-economic)-decoupling

När det gäller docoupling så menar man i miljösammanhang att ekonomin i ett samhälle kan växa utan att miljöbelastningen växer. Då kan säga att ekonomisk tillväxt är "docoupled" från miljöpåverkan. På engelska "Eco-economic-decoupling". Glen Peters formulerar det som "Can we decouple out of the climate crisis?" i en artikel från 2017.

En rapport (pdf) från arbetsgruppen "Decoupling to the International Resource Panel" med Ernst Ulrich von Weizsäcker (2014) som koordinator har getts ut: "Decoupling 2: technologies, opportunities and policy options. Där nämns tre former av "decoupling":

1) Decoupling through maturation. This type of decoupling is a “natural” process of overcoming clumsy and inefficient techniques, of building-up of infrastructures, and of actively reducing environmental pollution. This is related to the maturation process as countries shift from an extraction and productionbased economy towards a service economy. For example this can happen after a period of strong investment in physical infrastructure and buildings has satisfied that need, so construction activity declines and the economy uses proportionally less construction materials.  
2. Decoupling through shifting to other countries the more material intensive stages in product life cycles (burdenshifting), which happens when domestic extraction and production is partly replaced by imported materials and products, and the domestic economy shifts towards a service economy. Although resource use may decline domestically, it still occurs elsewhere in the world where the more material intensive, often more polluting, stages in products life cycles may be taking place.– This type of decoupling is often labelled as “burden shifting”, where resource-intensive activities and their environmental impacts are shifted offshore. 
3. Decoupling through intentional resource productivity increase. This is what is really needed to reduce pressures on limited resources, on climate, and on the environment in general. This happens through technological innovation, infrastructures conducive to resource efficient and low material intensity manufacturing and living, and appropriate attitudes and consumption patterns, including active steps to reduce environmental harm and changes in products and services by which consumption delivers quality of life.
De två första typer menar von Weizsäcker et al (2014, sid 38) "supporting the idea of a “Kuznets curve” for local environmental pollution, and the frequent but incorrect reasoning that the appropriate policies of countries should be to grow and get prosperous in order to deal with environmental problems". 

Låt mig nu redovisa Timm Jacksons (författare till Prosperity Without Growth) viktiga påpekande av skilja på olika typer av decoupling (källa, tas även upp av Weizsäcker et al, 2014, sid 40).
Relative decoupling refers to a decline in the ecological intensity per unit of economic output. In this situation, resource impacts decline relative to the GDP, which could itself still be rising.
Absolute decoupling refers to a situation in which resource impacts decline in absolute terms. Resource efficiencies must increase at least as fast as economic output does and must continue to improve as the economy grows, if absolute decoupling is to occur.
Jackson points out that an economy can correctly claim that it has relatively decoupled its economy in terms of energy inputs per unit of GDP. However, in this situation, total environmental impacts would still be increasing, albeit at a slower pace of growth than in GDP.
Weizsäcker et al (2014, sid 38) skriver att de två första typerna av decoupling leder till en docoupling som Tim Jacksons skulle kalla relativ, dvs att energiintensiteten minskar per enhet, men inte totalt. För att uppnå absolut decoupling så måste samhället uppnå "decoupling through intentional resource productivity increase", dvs tredje formen av decoupling enligt Weizsäcker et al (2014, sid 38). Weizsäcker et al berömmer två länder för att ha kommit långt på resan mot decoupling Tyskland och Kina (sid 38).

Reboundeffekten eller Jevons paradox

Det finns val att göra när decoupling väl lyckas. Staten kan välja att beskatta effektiviseringen/vinsten eller kan staten välja att inte beskatta och låta marknaden avgöra (ofta väljer den då att konsumera mera (av samma eller andra varor). Detta kallas av många för reboundeffekten (eller om den är extra stark för "Jevons Paradox" (förklarat på Wikipedia), en effekt som förklarades av Willian Stanley Jevons redan år 1865, och tas upp Weizsäcker et al (2014, sid 39):



dd

Inga kommentarer: