Endüstriyalizm ve Fosil Yakıtların Sınırlılığı Problemi
Blogdaki bir önceki yazıda tarımdan endüstriyel sisteme geçişte fosil yakıtların zorunlu bir koşul olduğunu ve bunun sanayi devrimiyle başlayan modern ekonomik büyüme fenomeninin altında yatan gerçek olduğunu ortaya koyduk. Kolayca fark edilebileceği üzere bu durum endüstriyel sistemin sürdürülebilirliği ile ilişkili olarak bir problem yaratmaktadır çünkü fosil yakıtlar bilindiği üzere dünyanın yer kabuğunda sınırlı miktarda bulunurlar.
Endüstriyel devrimin sebeplerinden biri olarak fosil yakıtların bütün maddi zenginliğimizin kaynağı olduğunu ilk fark eden ve problemi sistematik bir analize tabi tutan kişilerden biri neoklasik iktisadın kurucularından olan William Stanley Jevons’tur. Jevons'un 1865'te "The Coal Question" kitabında söylediği gibi fosil yakıtlar "gerçekte diğer tüm malların yanında değil tamamen üzerinde durmaktadır." Fosil yakıtların tükenmesi Jevons'un deyimiyle "eski zamanların meşakkatli fakirliğine" dönmek anlamına gelir.
Jevons'tan yaklaşık bir asır sonra Amerikalı jeolog Marion King Hubbert da aynı problemi ele aldı ve fosil yakıtların gelecekteki mevcudiyetini isabetli bir şekilde tahmin etmemize olanak sağlayan bir model geliştirdi. Hubbert, 1956 yılında yayınlanan “Nükleer Enerji ve Fosil Yakıtlar” isimli makalesinde herhangi bir yenilenemez kaynağın zaman içindeki üretim oranının simetrik bir çan eğrisini takip edeceğini ileri sürdü (Hubbert, 1956). Bu önerme mantıklı görünmesine rağmen üretim oranının neden çan eğrisi şeklinde olmak zorunda olduğu sorulabilir. Aşağıda Hubbert eğrisini açıklayan teorik modellere değineceğiz ancak günümüzde bunun kesin olarak doğru olduğunu bilmemize izin verecek kadar çok empirik veri bulunmaktadır. Büyüklüğü fark etmeksizin (spesifik bir petrol kuyusu da olabilir) dünyadaki bütün petrol sahalarının zaman içerisindeki üretim oranı Hubbert eğrisini takip etmektedir (Bardi, 2019). Dünyadaki petrol üretimi de bireysel petrol sahalarındaki üretimin toplamı olduğuna göre dünyanın petrol üretim oranı da Hubbert eğrisine uyacaktır.
Hubbert eğrisinde yenilenemez bir kaynağın üretim oranı sıfır olduğu bir noktadan yavaşça artmaya başlar ve kısa sürede üstel büyümeye dönüşür. Üstel büyüme bir süre devam ettikten sonra bir zirve noktasına ulaşır. Bu noktaya “peak” (üretimin zirve noktası) denilir. Bu nokta geçildikten sonra üretim oranı, eğrinin ilk yarısına benzer şekilde, sürekli olarak düşmeye başlar ve nihayetinde tekrar sıfır olur. Hubbert’e göre zirve noktasına kaynağın yaklaşık olarak yarısı tüketildiğinde ulaşılır.
Zirve noktasına ulaşıldıktan sonra üretimin oranının düşmesi artık kaynağın arzının, talebi karşılamayacağı anlamına gelir. Kaynağın üretimi fiyatına karşı duyarsızlaşır. Fiyatı ne kadar artarsa artsın üretim artamaz. Buradan şunu çıkarabiliriz ki kaynak tükenmesi sorunuyla karşılaşmamız için kaynağı tamamen kurutmamız gerekmiyor. İkinci olarak da üretimin zirve yapması kaynağın tükenmesi ile aynı şey değildir (Hirsch, 2005).
Hubbert’in teorisi gelecekteki üretimin zirve noktasını tahmin etmeye de olanak sağlar. Hubbert eğrisinin altında kalan alan kümülatif üretimi verir. Eğer toplam rezervlerin miktarını önceden tahmin edebilirsek, üretimin gelecekteki seyrini de tahmin edebiliriz. Burada Hubbert’in yaptığı şey basitçe geçmişteki üretimi bir çan eğrisine uydurmak ve eğrinin altında kalan alanın tahmin edilen toplam kaynak miktarına eşit olmasını sağlamak. Bu basit analiz daha sonra geliştirilmiştir. Hubbert bu yöntemle ABD’nin tam olarak hangi yılda maksimum petrol üretimine ulaşacağını ve ufak bir hata payıyla maksimum üretim oranını doğru tahmin etmeyi başarmıştır. ABD’nin petrol üretimi Hubbert’in tahmin ettiği gibi 1970’te zirveye ulaştı ve devamındaki yaklaşık 35 yılda petrol üretimi düştü. 2000’lerin ortasından sonra görünen petrol üretimindeki hızlı artış yeni teknolojilerin gelişimiyle birlikte kaya petrolünün çıkarılmaya başlanmasından kaynaklanır. Hubbert 1956 yılındaki tahmininde kaya petrolünün varlığını bilmesine rağmen ticari açıdan kaya petrolünü çıkarmanın uygun bir yolu olmadığı için bunu tahminine dahil etmemiştir. Aynı zamanda bu örnekten fark edebileceğiniz üzere geniş bir üretim alanı ya da bir ülke için her zaman tek bir zirve olmak zorunda değildir.
Belirli bir ülkenin petrol üretiminin ne zaman zirve yapacağından daha kritik soru küresel ölçekte petrol üretiminin ne zaman yapacağıdır. Petrol için çok sayıda tahmin yapılmıştır ve bu tahminlerin çoğu 21. yüzyılın ilk 20-30 yılı içerisindedir. Güncel çalışmalardan biri geleneksel petrol için bunu 2019 olarak ve kaya petrolü gibi geleneksel olmayan petrol türleri de dahil edildiğinde zirve tarihini 2030 olarak tahmin eder (Laherrère ve ark., 2022). Petrol üretiminin yakın zamanda zirve yapması tehlikesini ciddiye almak için çok sayıda sebep bulunmaktadır (Brecha, 2013). Bunlar arasında belki de en önemlisi geleneksel petrol üretiminin 2005 yılında plato yapması ve o tarihten itibaren üretimin durağanlaşmasıdır. Doğalgaz ile ilgili olarak güncel bir çalışma düşük (313.5 trilyon metreküp) ve yüksek (956.6 trilyon metreküp) nihai olarak geri kazanılabilir rezerv tahminleri için zirve tarihini sırasıyla 2019 ve 2060 olarak hesaplar (Jianliang ve Yongmei, 2020). Elbette bu iki tarih de fazla olası değildir. Hangi rezerv tahminin daha doğru olduğuna bağlı olarak bu alt veya üst sınıra yakın bir tarihte küresel doğalgaz üretiminin zirve yapmasını bekleyebiliriz.
Hubbert eğrisini açıklayan birden fazla model vardır ancak burada sadece (Bardi, 2009) tarafından geliştirilen bir tanesine değineceğiz. Bu model ekolojideki avcı-av modeli olarak da bilinen Lotka-Volterra (LV) modeline dayanır. LV modelindeki avcı ve av arasındaki etkileşim sermaye ve doğal kaynaklar arasındaki etkileşime benzer. LV modelinde avcı ve av popülasyonları birbirine bağlı bir şekilde zaman içinde salınırlar, fakat doğal kaynaklar, canlılar gibi kısa zaman dilimleri içerisinde yenilenemediği sadece tek bir salınım (Hubbert eğrisi) meydana gelir. Bütün süreci şu şekilde özetleyebiliriz: İnsan rasyonel davranabilen bir varlık olduğu için ilk önce çıkarması en kolay olan rezervlere yönelir. Başlangıçta sadece elle ya da çok ilkel aletler ile çalışır. Kaynakları çıkarıp tüketerek hayatta kalmasına yetecek olanın üzerinde bir enerji elde ettiğinde orada durmak yerine bu enerjinin bir kısmını daha fazla sermayeye ya da daha gelişmiş teknolojik aletlere dönüştürür. Bu sayede daha fazla kaynak çıkarabilir. Fark edilebileceği gibi bu süreç bir pozitif geribildirim (positive feedback) yaratır. Başlangıçta çıkarması kolay kaynakların bol miktarda bulunması ve pozitif geribildirim mekanizması Hubbert eğrisinin ilk yarısındaki üstel büyümeyi açıklar. Hubbert eğrisindeki zirveyi ve düşüşü anlamak için bir konsepti anlamamız gerek: enerji yatırımının enerji getirisi (energy returned on energy invested, EROEI). EROEI herhangi bir aktiviteden elde edilen enerjinin bu aktivite için harcanan enerjiye bölünmesiyle bulunur. Kolay çıkarılabilir kaynaklar(yüksek EROEI değerine sahip) tüketildikçe üretim daha düşük kalitedeki rezervlere kayar, EROEI düşer ve kaynağı çıkarmanın maliyeti artar. Üretim oranındaki düşüşü yaratan şey sermaye yatırımlarının, maliyetlerin artış hızıyla yarışamamasıdır. Düşen EROEI bir anlamda negatif geribildirim döngüsü yaratır. Zirve noktası ise EROEI’deki maksimum düşüş oranına karşılık gelir. Hubbert eğrisinin ilk yarısında pozitif geribildirim döngüsü baskın gelirken diğer yarısında negatif geribildirim döngüsü baskın gelir.
Bu teorik model dışında üretim oranlarının neden zirve yapmak zorunda olduğunu anlamanın daha basit bir yolu da vardır. Aslında iki açıklama da temelde aynı gerçeklere dayanmaktadır. Kısaca özetlemek gerekirse; Belirli bir bölgede petrol farklı büyüklükteki rezervlerden oluşur. Petrolün büyük kısmı genellikle az sayıdaki büyük rezervlerde bulunur. İlk keşfedilen rezervler bu büyük rezervlerdir çünkü keşfetmesi daha kolaydır. Dolayısıyla zaman içerisinde keşfedilen petrol miktarı giderek düşer. İlk keşfedilen petrol rezervlerinin üretim oranları daha önce zirve yapar. Daha küçük petrol rezervleri keşfedilmeye devam ettiği için bunlar büyük rezervlerdeki üretimin düşüşünü bir süre telafi edilebilir. Fakat daha sonra keşfedilen petrol rezervlerinin üretimleri daha kısa bir zamanda zirve yaptığı için bir noktada üretimdeki düşüş telafi edilemez hale gelir. Bu, söz konusu bölgenin petrol üretiminin zirve yaptığı noktadır (Bentley, 2016).
Üretim oranları gibi keşifler de bir çan eğrisini takip etmektedir ve üretim oranları ve keşifler arasındaki ilişkiye dayanarak da üretimin zirve tarihi hakkında daha az keskin olsa da tahminde bulunmak mümkündür (Pang ve ark., 2009). Üretim zirvesi genellikle keşifleri takip eden 20-50 yıl içerisinde gerçekleşmektedir. Üstteki paragrafta bu ilişkinin sebeplerini açıklamıştık. Küresel ölçekte keşifler 1960’lı yıllarda zirve yaptı ve bu ilişkiyi doğrulayan bir şekilde geleneksel petrolün üretim oranı 2005 yılında plato yaptı ve 2016 yılında düşmeye başladı.
Literatürde, üretim oranının çan eğrisini takip edeceğini söyleyen Hubbert’in teorisine doğrudan bir itiraz bulunmamasına rağmen çok sık bahsedilen iki ana karşı argüman bulunmaktadır. Bunlara geçmeden önce Hubbert’in teorisine alternatif olarak kullanılan yaklaşımdan bahsetmeliyiz. Bu yaklaşım rezervlerin üretime oranı (reserves to production ratio) olarak bilinir. Bu oran belli bir yılda var olduğu bilinen rezerv miktarının mevcut üretim oranına bölünmesiyle bulunur ve bu bize o kaynağın gelecekte ne kadar süre daha kullanılabileceğini verir. Örneğin petrol için bu yaklaşık 50 yıldır. Bu yaklaşım bize sanki belli bir kaynağı hesaplanan yıl kadar daha sorunsuz bir şekilde kullanabileceğimiz ve zaman dolduğunda aniden üretimin duracağı izlenimini verir. Fakat bu tamamen yanıltıcıdır. Bu yazıda anlattığımız gibi üretim oranları Hubbert eğrisini takip etmektedir ve buna ilişkin herhangi bir itiraz bulunmamaktadır. Bu yaklaşımın temel hatalarından biri üretimin üstel olarak arttığını göz ardı etmesidir. Dolayısıyla kaynaklar rezervlerin üretime oranıyla hesaplanandan çok daha kısa sürede tükenmektedir ve yukarıda vurguladığımız gibi problem bir kaynak tamamen tükenmeden çok önce başlamaktadır.
Az önce sözünü ettiğimiz ilk eleştiri Hubbert’in teorisinin nihai olarak geri kazanılabilir rezervlere (ultimately recoverable reserves) ilişkin tahminlere dayandığını fakat bunun fiyatlara, kullanılan teknolojiye ve yeni keşiflere bağlı olduğunu dolayısıyla bu alandaki gelişmeler sonucu üretim oranının zirve yapacağı tarihin sürekli ileri atılabileceğini iddia eder. Bu eleştiri gözden kaçırdığı bazı noktalar sebebiyle hatalıdır. İlk olarak kaynak keşifleri de zaman içerisinde Hubbert eğrisinde olduğu gibi artma, zirve yapma ve ardından düşme eğilimindedir. Örneğin, petrol için on yıl başına yapılan toplam keşifler 1960’lı yıllarda zirve yapmıştır ve o tarihten itibaren düşmektedir (Murphy, 2011). Dahası 1980’li yıllardan itibaren yıllık üretim oranları, yıllık keşifleri geçmiştir. İkinci olarak, bu eleştiri rezervlerin üretime oranı yaklaşımında olduğu gibi üretimin üstel olarak arttığı gerçeğini dikkate almamaktadır. Bunun anlamı nihai olarak geri kazanılabilir rezerv tahminlerindeki kayda değer artışların bile üretimin zirve yapacağı tarihi beklendiği kadar çok ileri atmayacağıdır (Sorrell, 2010).
İkinci eleştiri petrol ya da başka bir fosil yakıtın üretiminin zirve yapması halinde diğer enerji kaynaklarına geçebileceğimizi iddia eder. Enerji dönüşümü argümanı fosil yakıtlara alternatif olarak sunulan bütün önemli enerji kaynaklarını ayrı ayrı değerlendirmeyi gerektirdiğinden bu eleştiriyi ayrı bir yazıda daha detaylı olarak ele alacağız. Bu eleştirinin temel sorunu enerji dönüşümünün zorluğunu küçümsemesidir. Tarihte buna benzer bir enerji dönüşümü yaşanmamış olmasının yanında fosil yakıtlar günümüzde hala toplam enerji tüketiminin çok büyük kısmını oluşturmaktadır.
Fosil yakıtların üretim oranları zirve yaptığında kısa vadede ne olacağını öngörmemiz kolay değildir ancak daha geniş bir perspektiften insanlığın içinde bulunduğu durumu daha iyi görebiliriz. Bunun için aşağıdaki görsele bakmamız yeterli (Hubbert, 1976).
Sanayi devriminden bu yana hızla artan insan nüfusu, enerji ve materyal tüketimi ve bunlarla ilişkili bir yığın diğer fenomen küresel ölçekte fosil yakıtların üretim oranlarına benzer bir çizgiyi takip edecektir çünkü önceki yazıda açıkladığımız gibi bunların olmasını mümkün kılan şey insanlığın sınırsızmış gibi tükettiği bu antik güneş enerjisi stoğudur. Fosil yakıtların üretim oranları zirve yaptığında sadece fosil yakıtların tüketimi değil, insanlığın son birkaç yüzyıldaki bütün ilerlemesi de zirve yapacaktır. İnsanlığın şuan içinde bulunduğu bu ekonomik büyüme çağı bütün insanlık tarihinde sadece çok kısa bir zaman dilimini kapsayacaktır.
Referanslar:
1-Bardi U., 2019. Peak oil, 20 years later: Failed prediction or useful insight? Energy Research & Social Science 48: 257–261.
2-Bardi U, Lavacchi A., 2009. A simple interpretation of Hubbert’s model of resource exploitation. Energies. 2: 646-61.
3-Hirsch, R.L., 2005. The inevitable peaking of world oil production. Atlantic Council Bull. 16: 1–9
4-Hubbert, M.K., 1956. Nuclear energy and the fossil fuels. In: Meeting of the Southern District, Division of Production, American Petroleum Institute. Shell Development Company, San Antonio, Texas.
5-Hubbert M.K., 1976. Exponential growth as a transient phenomenon in human history. In: Presented before the World Wildlife Fund, fourth international congress, the fragile earth: toward strategies for survival, San Francisco.
6-Murphy DJ, Hall CAS 2011. Energy return on investment, peak oil, and the end of economic growth. Ann New York Acad Sci 1219: 52–72.
7-Sorrell S, Speirs J, Bentley R, Brandt A, Miller R 2010. Global oil depletion: a review of evidence. Energy Policy 38: 5290–5295.
8-Brecha RJ. 2013. Ten reasons to take peak oil seriously. Sustainability. 5: 664–94
9-Wang, J.; Bentley, Y. 2020. Modelling world natural gas production. Energy Rep. 6: 1363–1372.
10-Jevons, W.S., 1865. The Coal Question. London
11-Laherrère, J., Hall, C. A. S., and Bentley, R. 2022. How much oil remains for the world to produce? Comparing assessment methods, and separating fact from fiction. Curr. Res. Environ. Sustain. 4: 100174
12-R.W. Bentley. 2016. Introduction to Peak Oil, Springer - Lecture Notes in Energy, 34.
13-Pang Xiongqi, Zhao Lin, Feng Lianyong, et al. 2009. The evolution and present status of the study on peak oil in China. Petroleum Science, 6(2): 217–224.