I. Az energia szerepe

Minden változáshoz, tevékenységhez és az élet fenntartásához energiára van szükség. Az adott társadalom működőképességét és fejlődését alapvetően a rendelkezésre álló energia mennyisége határozza meg. Az átalakított energia: hő, fény, mechanikai munka biztosítja a társadalom fennmaradását és fejlődését. Így az is kijelenthető, hogy az egyes társadalmak, társadalmi csoportok által felhasznált energia mennyisége jellemző azok világban elfoglalt szerepére vagy akár hatalmi helyzetére. Mindezekből az következik, hogy olcsó primer energiaforrások biztosítása alapvető.

II. Szénhidrogéntelepek felkutatása

A kőolaj és a földgáz szerves anyagokból, oxigénmentes környezetben, 60-150 ^oC-n és 300-1500 bár nyomáson, geológiai idő alatt (több millió ill. tíz millió év) az üledékes, un. anyakőzetben (akár napjainkban is) kőolaj és földgáz képződik. Mivel ez a folyamat igen lassú, ezért a kőolajat és a földgázt, az emberiség időléptékét tekintve, nem megújuló energiahordozónak tekintjük. A kis ill. csaknem zérus áteresztőképességű anyakőzetből, dominálóan nyomáskülönbség, gravitáció és diffúziós erők hatására a képződött szénhidrogén a felszínre (ennek látványos formái, pl. az öröktüzek, olajkibúvások stb.) vagy pedig speciális földtani szerkezetekbe migrál, amit csapdának nevezünk.

III. A csapdák

A csapda olyan földtani szerkezet, amely megakadályozza a szénhidrogén tovább migrálását, tehát zárókőzettel rendelkezik (1.ábra), (2. ábra).

A gazdaságos kitermeléshez a csapdát alkotó kőzetek jó permeabilitással (és porozitással) kell, hogy rendelkezzenek. A csapda lehet szerkezeti, litológiai és kombinált. A szerkezeti csapda határozott, míg a litológiai csapda (rejtett csapda) elmosódott határfelületekkel rendelkezik, ezért az utóbbiak felkutatása problematikus. A földtani kutatás célja ezen szerkezetek kimutatása. Ezen szerkezeteket u.n. üledékes medencékben kutatják, mivel csak itt képződhet szénhidrogén. A Földünkön kb. 650 üledékes medencét ismernek, amelyből 200 medencében jelentős szénhidrogén felhalmozódást tapasztaltak.

A csapdák kimutatásával a geofizika foglalkozik gravitációs, elektromos és szeizmikus (leginkább alkalmazott) módszerek segítségével. A szisztematikus műszaki-tudományos földtani kutatás felöleli Földünk szinte minden szegletét: települések, városok alatt, sivatagokban, permafroszt területein, tengerparti sekély és mély (2000-3000 m) vizek alatti kőzetekben, vagy akár a pólusokon is stb. A 3. ábra egy homokkő tároló (pórustér a kőzet szemcsék között) kőzet un. vékony csiszolatát mutatja (mikroszkóppal többszörösen nagyított), míg a 4. ábra szemléltet egy klasszikus tárolásra alkalmas homokkövet (fekete-fehér kockák távolsága 1 cm). (3. ábra), (4. ábra)

IV. Szénhidrogéntelepek kitermelésének módszerei

A szénhidrogéntelepek művelésének célja: a kőzet pórusaiban évmilliók során felhalmozódott kőolaj és/vagy földgáz minél nagyobb hányadának a gazdaságos kitermelése. Az összes mennyiség gazdaságosan kitermelhető részét készletnek nevezzük. A készlet és a pórusokban lévő összes mennyiség hányadosa a kihozatali tényező. A kőolaj ("fekete arany") és földgáz ("kék arany") ikertestvérek, ennek ellenére a tulajdonságaikban alapvetően különböznek, ami meghatározza a kitermelésük módját, hatékonyságát, szállíthatóságot, felhasználást, a felhasználásuk során a környezetterhelést és végül a két energiahordozó jövőbeni szerepét is.
A 5. ábrán az első két üveg a fölgázzal kitermelt nyers kondenzátumot, míg a második két üveg tipikus kőolajakat tartalmaz. A negyedik üvegben lévő kőolaj a felszíni körülmények között dermedt halmazállapotú (5. ábra).
A kitermelés módját meghatározza: a tároló energia viszonya, a tárolt fluidum tulajdonságai (kőolaj, földgáz) valamint a tároló kőzet típusa és paraméterei. A kitermelés módszereit a szerint csoportosítjuk, hogy olaj- vagy gáztelepről van-e szó és a szénhidrogén könnyen (olcsón) vagy nehezen (drágán) termelhető ki. Az elsőt a konvencionális a másodikat a nem konvencionális szénhidrogénnek nevezzük. A kőzet pórusaiban lévő szénhidrogénhez való hozzáférés minőségét (gyorsaságát) a telep-fluidum mozgékonysággal jellemezhetjük. A fluidum mozgékonysága meghatározza a kitermelés költségeit. (6. ábra)

V. Kőolaj- és földgáztelepek kitermelési módszerei

A kitermelés során a kőzetek pórusaiban lévő szénhidrogéneket vagy a saját, vagy pedig kívülről besajtolt fluidum segítségével termeljük ki. Tehát energia befektetéssel energiahordozót termelünk. A jelenleg felkutatott mennyiségek 35%-t tudjuk csak átlagosan kitermelni. Ez az érték 2050-ig várhatóan 45-(50) %-ra nő, mint maximális lehetőség.
A nem-konvencionális készleteknek a nehezen, költségesen hozzáférhető készleteket nevezzük. Ezért a műszaki-tudományos fejlesztés ezen a területen is rendkívül fontos.
A technológiai kutatás fontosságát mutatja az, hogy Kanada kb. 20-30 éves kutatás eredményeként, megoldotta jó hatásfokkal az olajhomok (oil sand, tar sand), vagy bitumen kitermelését, ezzel készletek vonatkozásában második helyre került Szaúd-Arábia után. E telepek művelése 35 USD/bbl olajárnál már rentábilis.
A bitumen lényegében nagy viszkozitású kőolaj, ami jó áteresztőképességű homokkőben található. Ezen típusú készletek növelésében alapvető szerepe lett az olajbányászati módszereknek: termikus energiával teszik mozgóképessé rétegviszonyok között az alig áramló-képes olajt. Az olajpalák (oil shale - olaj márga) olyan kőzetek amelyek szerves-anyag tartalma még nem alakult át kőolajjá (kerogen) , gazdaságos kitermelése még nem megoldott, mivel a kőzet nem ill. igen rossz áteresztőképességű.
Mivel a földgáz áramló képessége és a kompresszibilitása nagyságrendekkel kedvezőbb, mint a kőolajé, ezért a kitermelési eljárások is egyszerűbbek. A konvencionális földgáztelepek kihozatali tényezője világ átlagban kb.80%, ami nagyon jó és ezért ezen felüli többlet kihozatal növelésnek jóval kisebbek a lehetőségei, mint a kőolaj esetében.
A nem konvencionális földgáztelepek közé tartoznak az alacsony áteresztőképességű tárolókban (<0,1 mD márga, homokkő) lévő gázok  beleértve az üledékes medence nem földtani szerkezethez kötött  gáz előfordulást (BCG) , és a széntelepek metángázát is, a földgázhidrátok, valamint az elfekvő készletek hasznosítását is ide sorolhatjuk.
Alacsony áteresztőképességű tárolókban lévő gázok (<0,1 mD) termelési lehetősége nem elhanyagolható egyes országok (jelenleg USA) gázellátása szempontjából, de világméretben jelentőségük még nem számottevő. Gázhidrátok primer energiaforrásként való felhasználása csak a távoli jövő lehetősége, gazdaságos kitermelésük nem megoldott. A jelenlegi becslések szerint a gázhidrátokban lévő gáz (alapvetően C₁H₄) mennyisége többszöröse a jelenleg ismert szerves eredetű energiaforrásoknak. A földgázhidrátok kristályos anyagok, amelyek a szénhidrogén - és vízmolekulák asszociációja útján képződnek. Külső formájukban a tömör hóra emlékeztetnek. Néhány típusú gáz - C₁H₄, C₂H₆, C₃H₈, C₄H₁₀, CO₂, N₂, H₂S - a vízzel pozitív hőmérsékleten (0 - 25 ^oC) között és a hőmérséklettől függően 30-500 bár nyomások felett szilárd fázisú, de metastabilis rendszert alkot. A hidrát szerkezet megbontható a hőmérséklet növelésével és/vagy a nyomás csökkentésével és/vagy vegyszerek alkalmazásával.
Elfekvő gázkészletek (a fogyasztási helyektől távol lévő mennyiségek) hasznosítása ill. szállítása már megoldottnak tekinthető, ezért az átsorolásuk a konvencionális készletekhez indokolt.

VI. Szénhidrogén készletek nagysága

A világ szénhidrogén készleteinek felmérése csak közelítéssel lehetséges, csak tájékoztató adatbázissal rendelkezünk. A világon különbözőképpen minősítik a készleteket (pl. SEC, SPE, WPC, AAPG, ill. a volt keleti blokk országai által használt kategóriák stb.). A bejelentett készletek nagyságát esetleges pontatlanságok és tévedések mellett gazdasági, gazdasági - politikai megfontolások is befolyásolhatják. Gondoljunk az OPEC kvóta meghatározására, egyes esetekben készletek eltitkolására, vagy akár készlet-felülvizsgálat miatti korrekciókra: Shell vagy Repsol stb. felülvizsgálata során a készleteket kénytelenek voltak csökkenteni stb. A véges készletek problematikája nem mai keletű. Már az 1980- s években felismerték, hogy a kitermelt mennyiség meghaladja a feltárt készletek volumenét, ami nem kis riadalmat okozott (Római Klub figyelmeztetése). A 7. ábra szemlélteti termelés és az kőolaj készlet feltárás ütemének az alakulását az idő függvényében. Megállapítható, hogy az évente felkutatott készletek mennyisége csökken, míg a kitermelés üteme nő. (7. ábra)
Nincs egységes módszer a végső kitermelhető mennyiségeket illetően, a forrástól eredendően más és más, széles intervallumban változó mennyiségeket becsülnek meg. (8. ábra)
C.Cambell a jövőben feltárandó készletek mennyiségét az előző időszak eredményességéből becsüli 2050-ig úgy, hogy exponeciális csökkenést feltételez. Ez biztonságos, óvatos de pesszimista becslésnek tekinthető.
USGS (Egyesült Államok Geológiai Szolgálata) a földtani (művelési-termelési) viszonyok, és lehetőségek alapján készletkategóriánként becsüli a mennyiségeket.
A készletek mennyiségéhez a következő készletkategóriák tartoznak:

• minimális készlet (P): 95% valószínűség; igazolt készletek
• közepes  készlet (PP): 50% valószínűség; igazolt + várható készlet
• maximális készlet (PPP): 5% valószínűség; igazolt + várható + lehetséges készlet
• várhatókészlet: valószínűséggel súlyozott készletek összege

Az EIA (Energy Information Administration - USA) elfogadja az Oil and Gas Journal által közölt igazolt készletek nagyságát, ehhez becsüli a technológiai fejlesztések és az új felfedezések többleteredményét USGS és World Petroleum Assesment adatai alapján.
A jelentősen eltérő mennyiségekből teljesen eltérő konklúziók vonhatóak le, ami az egyes országok energia ill. geopolitikai stratégiáját alapvetően meghatározza, sőt az egész világ energia ellátás megoldását célzó kutatások és fejlesztések irányvonalát is lényegesen befolyásolja.
Ha elfogadjuk a műszaki-tudományos fejlesztés eredményeként a készletnövekedést és az a várható készlet, akkor a készlet/pillanatnyi termelés hányadosa, amit (helytelenül) a hazai terminológiának megfelelően "készlet-ellátottsági mutatónak" nevezünk, több mint másfélszeresére nő.

A készlet-ellátottsági mutató igazolt kőolaj készletek esetén 50 év, várható készlet esetén 80 év. Ez azt jelenti, hogy a jelenlegi kőolaj felhasználás feltételezésével az igazolt készletek 50 évig elegendőek, míg a várható kutatások eredményeként akár (legfeljebb) 80 évig is.
A földgázkészletek meghatározásának megbízhatóságáról ugyanaz mondható el, mint az ismertetett kőolaj készletekről. Az EIA adatai alapján a világ fölgáz készletei az alábbiak, ha 2025-ig figyelembe vesszük a kutatási eredmények készletnövelésének várható eredményeit is. (9. ábra)

Míg a jelenleg az igazolt készletekhez és jelenlegi termeléshez tartozó élettartam ("készletellátottság") 63 év, addig a várható készletekre vonatkoztatva 132 év. Az olajkészletek csökkenése, valamint környezetbarát hasznosítási lehetősége magyarázza azt, hogy az elmúlt 20-25 év alatt a földgáz mindinkább előtérbe került, mint primer energiahordozó és a jövőben a szerepe egyre nagyobb lesz. Ez azt tette lehetővé, hogy a csővezetéki szállítás mellett megoldották az óriási volumenekben történő földalatti gáztárolást és a cseppfolyós formában (LNG: liquid natural gas) történő gázszállítás. Ez azt eredményezi, hogy óriási tároló és szállító rendszerek épültek, épülnek és fognak épülni. A tárolók a rendszer akkumulátorai, amelyek feladata a nyári és téli gázfogyasztásbeli eltérés kompenzálása a kitermelés, szállítás hatékonyságnövelése érdekében. Általában az évi fogyasztás 20 %a kerül tárolásra, esetlegesen havária (csúcstárolók) figyelembevételével.

VII. Olaj- és gázkészletek földrajzi elhelyezkedése, valamint a termelőkapacitások földrajzi eloszlása

A geopolitika és energiapolitika kapcsolatának megértéséhez át kell tekinteni a világ különböző helyein felkutatott készletek, és a kiépített kapacitások nagyságát mind kőolajra, mind pedig földgázra vonatkozóan. (10. ábra), (11. ábra)

Megállapítható, hogy a kőolajigények ellátásában alapvető szerepe van az OPEC-hez tartozó országoknak az igazolt készleteket alapul véve, USA csak a 11. helyen van és a készletellátottsága 11 év, Kanada olajhomok készletek nélkül csak a 12. helyet foglalná el 15 év készletellátottsággal. Az igazolt földgázkészletek esetében szintén az OPEC országok és Oroszország (a volt Szovjetunió) van igen szerencsés helyzetben, míg a nagy energiafogyasztók Észak-Amerika, Nyugat-Közép-Európa földgáz készletei nem számottevőek. A világ földgáz készleteinek 51%-val az OPEC, 28%-val Oroszország rendelkezik.

A régiók gázkészlet ellátottsági mutatói az Oil and Gas Journal adatai alapján a következők: Észak Amerika 8 év, Latin Amerika 48 év, Nyugat Európa 26 év, a volt Szovjetunió 76 év, Afrika 67 év, Közel Kelet 234 év és Ázsia-Óceánia 52 év. (12. ábra)

A fentiek alapján megállapítható, hogy a világ energia ellátásának biztosításában kőolaj- és földgáz vonatkozásában alapvető szerepe van az OPEC és a volt Szovjetunió országainak.

VIII. A szállítás módja és a jelenlegi útvonalak

Mivel a kitermelő és fogyasztóhelyek földrajzi elhelyezkedése lényegesen különböznek egymástól, ezért az egész világot átfogó, integrált (globalizált) szállító rendszerek alakultak és épültek ki. E rendszerek biztonsága alapvető része az energia ill. geopolitikának. (13. ábra), (14. ábra), (15. ábra)

 

A kőolaj és földgáz termelőhelyektől a fogyasztókhoz való eljuttatásának technológiája, a jelenlegi szállítási útvonalak hosszú évek (elmúlt évszázadban) kialakult. Kőolaj esetén a csővezetéki és tartályhajókkal történő, míg földgáz esetén a csővezetéki szállítás a domináló. Utóbbi esetben, nagy távolságokra, a kontinensek között mind jobban előtérbe kerül a cseppfolyósított földgáz tartályhajókkal (úszó üzemek) való szállítása.
A szállítási útvonalak jelenlegi fő irányait "veszélyezteti" az, hogy a gazdaság fejlődésével új országok is fogyasztóként lépnek fel: pl. Kína és India. Ezek az országok a Közel-Keletről, a volt Szovjetunió tagállamaitól, Afrikából, Dél - Amerikából kívánják az energia igényeiket biztosítani, amelyek fő beszerzési forrásai az olcsó energiaforrássokkal nem rendelkező fejlett nyugati országoknak is.

IX. Szénhidrogének kitermelésének várható üteme a 21. században

A világ energiaigényeinek várható alakulását az elmúlt időszak energiaigényének növekedési üteme és a várható gazdasági növekedés figyelembevételével határozzák meg. Többféle előrejelzés van, különböző (pl. 0, 1, 2, 3%) gazdasági ill. kőolaj felhasználás növekedésének figyelembevételével.
Az Exxon Mobil előrejelzése alapján megállapítható, hogy várhatóan az elkövetkező 25 évben az energiaigények több mint 1,5 - szeresére növekednek, legnagyobb a növekedési ütem Ázsiában (Kína, India), a növekvő energiaigények kielégítésében továbbra is jelentősek a fosszilis eredetű energiaforrások, elsősorban a szénhidrogének (63%), a földgáz felhasználás növekedési üteme csaknem kétszerese a kőolajénak. A megújuló energiaforrások és az atomenergia részvételi aránya az összes energia igény kielégítésében már nem elhanyagolható. Az Exxon Mobil előrejelzése szerint 2030-ban az egyes energiahordozók arányát a 16. ábra szemlélteti (16. ábra)

X. A kőolaj és földgáz árának várható alakulása

Az ár bonyolult függvénye a rendelkezésre álló szénhidrogén készleteknek, az igényeknek, a tulajdon és a politikai viszonyoknak. (17. ábra)

Kitermelhető mennyiséget végül is az határozza meg, hogy a kor technikai színvonalának megfelelően mekkora energiát kell befektetni, adott mennyiségű energia (energiahordozó) kitermelése érdekében. Mivel a világ kőolaj és földgáz készletei végesek, azok és a kitermelő kapacitások dominálóan állami tulajdonban vannak, a nyersanyag lelőhelyekkel rendelkező országok saját érdekükben hosszú távú stratégiában gondolkodnak, a szállító és feldolgozó technológiákat és rendszereket monopolhelyzetű multinacionális cégek birtokolják, valamint az energia (birtokló és) szállító cégek fúziója napirenden van. Ezért olcsó kőolaj (és földgáz) árra nem lehet számítani, annál is inkább, mert a szabad verseny megvalósítása az energiahordozók tekintetében illuzórikus.

XI. A várható kitermelési ütemek becslése

Az egész Földre vonatkozó pontos előrejelzés kivihetetlen. A kitermelés dinamikájának becslése közelítő módszerek alapján történik. Ebből eredően, az energiaigény kielégíthetőségével ill. az energiahordozók részvételi arányával kapcsolatosan a vita óriási, amely sokszor a gyűlöletig fajul. A reális kép kialakítása miatt mind a  pesszimista, mind az  optimista érveket meg kell hallgatni és elemezni kell. Bármelyikhez való merev ragaszkodás súlyos következményekkel járhat, hiszen az energiapolitika alapvető eleme a világpolitikának.
A 18. ábrán szemléltetjük C. Cambell és USGS által becsült olajkitermelés alakulását összehasonlítás céljából, ha az évi igény növekedésének üteme 1%. Olajkitermelés maximuma az egyik esetben 2004, míg a másik esetben 2032, ha a várható készleteket vesszük figyelembe. (18. ábra)

A 19. ábrán szemléltetjük a fölgáz termelés várható alakulását, ha a gáz fogyasztása évenként 2%-l nő és a készletek nagysága az igazolt ill. a várható értéknek felel meg. (19. ábra)

XII. Energia- és geopolitika

Ahhoz, hogy a témaponttal kapcsolatos állásfoglalását mindenki kialakítsa a 20. ábrát mutatjuk be szemléltetésként az előzőekben tárgyalt szempontok mellett. (20. ábra)

Úgy vélem, hogy a fenti anyag segítséget ad ahhoz, hogy az olvasó e témaponttal kapcsolatos gondolatait összegezze, saját szakmai felkészültsége alapján az energia és geopolitika összefüggésével kapcsolatos álláspontját kialakítsa.