6. Energia słoneczna i biopaliwa

PVSzacujemy, jak nasze zużycie energii ma się do realnej wielkości zrównoważonej produkcji. W tym celu porównujemy obydwie wielkości przedstawione za pomocą słupków. W ostatnich trzech rozdziałach okazało się, że jeżdżenie samochodem oraz podróżowanie samolotami zużywa więcej energii niż, realnie rzecz biorąc, może jej dostarczyć energetyka wiatrowa na lądzie w Wielkiej Brytanii. Czy energia słoneczna jest w stanie tak wpłynąć na wysokość słupka produkcji, by stał się on większy od słupka zużycia?

Moc promieniowania słonecznego w południe bezchmurnego dnia wynosi 1000 W/m2. Oznacza to 1000 W/m2 powierzchni skierowanej w stronę słońca, nie zaś m2 powierzchni ziemi. By otrzymać moc na jeden m2 powierzchni ziemi w Wielkiej Brytanii, musimy wprowadzić kilka poprawek. Musimy bowiem uwzględnić kąt padania promieni słonecznych na powierzchnię ziemi, który to kąt wpływa na zmniejszenie intensywności promieniowania słońca w południe do około 60% jego wartości na równiku (rys. 6.1). Tracimy również dlatego, że południe nie trwa wiecznie. W czasie bezchmurnego dnia w marcu lub wrześniu stosunek średniej intensywności promieniowania w porównaniu do intensywności w południe wynosi około 32%. Na koniec zaś dodajmy zachmurzenie – przez nie również tracimy moc; w typowym dla Wielkiej Brytanii miejscu jedynie przez 34% czasu słońce nie jest przesłonięte chmurami.

natezenie promieniowania

Rys. 6.1. Promieniowanie słoneczne ogrzewające ziemię w południe wiosennego lub jesiennego dnia. Natężenie promieniowania na jednostkę powierzchni w Cambridge (52oN) wynosi 60% natężenia promieniowania na równiku.

Całkowity efekt działania tych trzech czynników oraz dodatkowe komplikacje związane ze zmianami pór roku powodują, że średnia moc promieniowania słonecznego na metr kwadratowy skierowanego na południe dachu w Wielkiej Brytanii wynosi zaledwie 110 W/m2, zaś średnia moc promieniowania słonecznego na płaskiej powierzchni ziemi to 100 W/m2.

srednie natezenie

Rys. 6.2. Średnie natężenie promieniowania słonecznego w Londynie i Edynburgu
jako funkcja czasu w kolejnych miesiącach roku. Średnie natężenie na jednostkę powierzchni ziemi wynosi 100 W/m2.

Możemy przekształcić tę moc promieniowania słonecznego w moc użytkową na cztery sposoby:

  1. Panele fototermiczne (tzw. solary): używając promieni słonecznych do bezpośredniego ogrzewania budynków lub wody.
  2. Panele fotowoltaiczne: wytwarzając prąd elektryczny.
  3. Biomasa: wykorzystując drzewa, bakterie, algi, kukurydzę, soję lub oleje roślinne do wytwarzania paliw, związków chemicznych lub jako materiałów budowlanych.
  4. Pożywienie: to samo co w przypadku biomasy, za wyjątkiem tego, że rośliny są wykorzystywane jako jedzenie dla ludzi i zwierząt.

(W dalszej części przyjrzymy się bliżej kilku innym technologiom wykorzystującym energię słoneczną i nadającym się do użycia w warunkach pustynnych). Wykonajmy na wstępie kilka szybkich oszacowań maksymalnych rzeczywistych mocy, których każde z tych rozwiązań mogłoby dostarczyć. Pominiemy ich koszty finansowe oraz wydatek energetyczny związany z ich wytwarzaniem oraz utrzymaniem instalacji energetycznych.

Panele fototermiczne

wykres                       dom

Rys. 6.3. Moc generowana przez 3 m2 panelu ogrzewającego wodę (kolor zielony) oraz dodatkowe ciepło (kolor niebieski) potrzebne do ogrzania wody w eksperymentalnym domu należącym do Viridian Solar (na zdjęciu widać dom z tym samym modelem paneli na dachu). Średnia moc dostarczana przez 3 m2 panelu wynosiła 3,8 kWh/dobę. W eksperymencie prowadzono przeciętne zużycie gorącej wody przez europejskie gospodarstwo domowe – 100 litrów gorącej (60oC) wody dziennie. Sięgająca 1,5–2 kWh/dobę luka pomiędzy całkowitym wygenerowanym ciepłem (czarna linia na górze) oraz zużytą gorącą wodą (czerwona linia), jest spowodowana stratami ciepła. Linia fioletowa pokazuje moc elektryczną niezbędną do zasilania systemu paneli. Średnia moc na jednostkę powierzchni wynosi dla tych paneli słonecznych 52 W/m2.

Najprostszą technologią wykorzystującą energię słoneczną jest panel ogrzewający wodę. Wyobraźmy sobie, że pokrywamy wszystkie powierzchnie dachów, skierowane na południe, takimi panelami fototermicznymi. Oznaczałoby to około 10 m2 paneli na osobę przy założeniu, że panele te zamieniają moc promieniowania słonecznego (110 W/m2) w gorącą wodę z efektywnością 50% (rys. 6.3).

Jeśli zatem pomnożymy

 50% x 10 m2 x 110 W/m2

to okaże się, że ogrzewanie za pomocą słońca może dostarczyć 13 kWh dziennie na osobę.

Polska leży na tej samej szerokości geograficznej co Wielka Brytania, więc pod tym względem intensywność promieniowania słonecznego jest identyczna. Jednak warunki pogodowe są u nas lepsze – o ile w typowym dla Wielkiej Brytanii miejscu jedynie przez 34% czasu słońce nie jest przesłonięte przez chmury, to dla Polski jest to 41%, co daje o 20% większe nasłonecznienie.
Obliczona wartość mocy możliwej do pozyskania za pomocą umieszczonych na dachach paneli fototermicznych wyniesie dla Polski 16 kWh dziennie na osobę.

Na rysunku 6.4 zakolorowałem obszar produkcji energii przez panele fototermiczne na biało, by zaznaczyć, że dotyczy on produkcji energii o niskiej jakości – gorąca woda nie jest tak cenna, jak wysokiej jakości energia elektryczna, którą mogą produkować turbiny wiatrowe. Ciepła nie można oddać do sieci energetycznej – jeśli go nie wykorzystasz, po prostu zmarnuje się. Powinniśmy mieć na uwadze, że duża część tego zaabsorbowanego ciepła będzie się znajdowała w nieodpowiednim miejscu. W miastach, gdzie żyje wiele ludzi, na jedną osobę przypada znacznie mniejsza powierzchnia dachu niż wynikałoby to ze średniej krajowej. Co więcej, energia ta byłaby dostarczana nierównomiernie w ciągu roku.

ogrzewanie słoneczne

Rys. 6.4. Panele słoneczne: rząd paneli grzewczych o powierzchni 10 m2 może dostarczyć (średnio) około 13 kWh energii cieplnej dziennie.

Panele fotowoltaiczne

Panele fotowoltaiczne (PV) zamieniają światło słoneczne w energię elektryczną. Wydajność przeciętnego panelu wynosi około 10%, zaś bardziej kosztownego – 20%. (Podstawowe prawa fizyki ograniczają wydajność systemów fotowoltaicznych, w najlepszym wypadku do 60%, przy idealnie koncentrujących energię lustrach i soczewkach oraz do 45% bez koncentracji. Masowa produkcja paneli o efektywności większej niż 30% byłaby wybitnym osiągnięciem). Średnia moc dostarczana przez skierowane na południe panele fotowoltaiczne o 20-procentowej efektywności w Wielkiej Brytanii wynosiłaby:

20% x 110 W/m2 = 22 W/m2

Rys. 6.5. przedstawia dane uzupełniające otrzymany przez nas wynik. Dajmy każdej osobie po 10 m2 drogich paneli fotowoltaicznych (o 20-procentowej efektywności) i pokryjmy całą dostępną powierzchnię dachów skierowanych na południe. To dostarczyłoby

5 kWh dziennie na osobę

Ponieważ nasłonecznienie w Polsce jest o 20% większe, więc u nas możliwa do pozyskania z ogniw słonecznych moc wyniesie 6 kWh dziennie na osobę.

wykres                         dom

Fot. 6.5. Panele fotowoltaiczne. Dane pochodzą z roku 2006 dla systemu o powierzchni 25 m2, znajdującego się w Cambridgeshire. Moc szczytowa dostarczana przez system wynosi około 4 kW. Średnia roczna moc wynosi 12 kWh dziennie, czyli 20 W na metr kwadratowy panelu.

Ponieważ powierzchnia wszystkich skierowanych na południe dachów wynosi 10 m2 na osobę, jasne jest, że nie mamy wystarczająco dużo powierzchni na zainstalowanie zarówno paneli fotowoltaicznych, jak i paneli fototermicznych. Musimy więc wybrać, co wolimy – prąd z paneli fotowoltaicznych czy gorącą wodę z paneli fototermicznych? Tak czy inaczej, dorzucę obydwa do słupka produkcji. Co więcej, obecny koszt zainstalowania paneli fotowoltaicznych wynosi cztery razy tyle, ile zainstalowanie paneli fototermicznych, chociaż dostarczają one zaledwie połowę energii, aczkolwiek o wysokiej jakości (energia elektryczna). Doradzam więc rodzinom myślącym o korzystaniu z energii słonecznej zainwestowanie najpierw w panele fototermiczne. Najmądrzejszym rozwiązaniem, przynajmniej w słonecznych krajach, jest stworzenie powiązanych ze sobą obydwu systemów, które z jednej instalacji dostarczają zarówno elektryczność, jak i gorącą wodę. Pionierem takiego podejścia jest firma Heliodynamics, która zredukowała całkowity koszt produkowanych przez siebie systemów poprzez otoczenie wysokiej jakości małych elementów fotowoltaicznych, złożonych z arsenku galu, rzędami wolno poruszających się płaskich luster. Lustra te skupiają światło słoneczne na elementach fotowoltaicznych, które dostarczają zarówno gorącą wodę, jak i elektryczność. Ciepła woda jest wytwarzana przez pompowanie wody pod spodem elementów fotowoltaicznych.

Dotychczasowe wnioski: pokrycie skierowanej na południe części dachu panelami fotowoltaicznymi może dostarczyć Ci sporej części zużywanej przez Ciebie elektryczności. Jednakże dachy nie są na tyle duże, by zaspokoić nasze całkowite zużycie energii. By wyciągnąć więcej z fotowoltaiki, musimy zejść na ziemię. Słoneczni wojownicy z rysunku 6.6 wskazują nam drogę.

fotowoltaika

Fot. 6.6. Dwóch słonecznych wojowników cieszących się swoim systemem fotowoltaicznym, który zasila ich samochody elektryczne oraz dom. Układ 120 paneli (moc 300 W, każdy o rozmiarze, 2,2 m2) ma powierzchnię 268 m2; moc szczytowa (pokrywająca straty przy konwersji prądu stałego na zmienny) wynosi 30,5 kW, zaś średnia moc – w Kalifornii, niedaleko Santa Cruz – wynosi 5 kW (19 W/m2). Zdjęcie udostępnione dzięki uprzejmości Kennetha Adelmana.

Fantastyka: farmy słoneczne

Jeśli nastąpi przełom w technologii słonecznej i koszty paneli fotowoltaicznych zmaleją na tyle wystarczająco, byśmy mogli umieścić je we wszystkich wsiach, to jaka mogłaby być ich maksymalna rzeczywista produkcja energii? Cóż, gdybyśmy pokryli 5% Wielkiej Brytanii panelami o 10-procentowej wydajności, otrzymalibyśmy:

10% × 100 W/m2 × 200 m2 na osobę ≈ 50 kWh/dzień/osobę

Na każdego Polaka przypada, co prawda, dwa razy więcej powierzchni niż na Brytyjczyka, jednak ponieważ głównym czynnikiem ograniczającym jest tu koszt, przyjmijmy, że również wyłożymy panelami słonecznymi 200 m2 na osobę. Pamiętając, że nasłonecznienie w Polsce jest o 20% większe niż w Wielkiej Brytanii, uzyskamy w ten sposób:
10% × 120 W/m2 × 200 m2 na osobę ≈ 60 kWh/dzień/osobę.

Przy okazji założyłem, że panele słoneczne będą miały zaledwie 10-procentową wydajność. Wydaje mi się bowiem, że będą one mogły być produkowane na masową skalę jedynie wtedy, gdy staną się bardzo tanie. I to właśnie panele o niskiej wydajności stanieją pierwsze. Gęstość mocy (moc na jednostkę powierzchni) takiej farmy słonecznej wynosiłaby:

10% × 120 W/m2 = 12W/m2

Otrzymana gęstość mocy jest dwa razy większa od otrzymywanej w Parku Słonecznym w Bawarii (rys. 6.7).

farma sloneczna

Fot. 6.7. Farma słoneczna z ogniwami fotowoltaicznymi: Park Słoneczny w Mühlhausen w Bawarii o mocy szczytowej wynoszącej 6,3 MW. Średnia moc na jednostkę powierzchni jest szacowana na około 5W/m2. Fot. SunPower.

powierzchnia

Rys. 6.8. Powierzchnie różnych rodzajów terenu na osobę w Wielkiej Brytanii

Czy taki zalew paneli słonecznych mógłby współistnieć z armią wiatraków, które wyobraziliśmy sobie w rozdziale Wiatr ? Tak, bez problemu. Wiatraki rzucają niewiele cienia, zaś panele słoneczne, zainstalowane na poziomie gruntu, nie wywierają większego wpływu na wiatr. Na ile zuchwały jest ten plan? Moc z elektrowni słonecznych potrzebna do dostarczenia tych 50 kWh dziennie na osobę w Wielkiej Brytanii to więcej niż 100-krotna moc dostarczana przez wszystkie panele słoneczne zainstalowane obecnie na świecie. Czy powinienem więc umieścić farmę PV w moim słupku zrównoważonej produkcji? Wciąż się waham. Na początku tej książki wspomniałem, że chcę zbadać, co prawa fizyki mówią o granicach dotyczących zrównoważonej energii, zakładając, że pieniądze nie mają znaczenia. Na tej podstawie powinienem przeć naprzód, industrializując wieś i wrzucając farmy PV na słupek. Z drugiej strony, chciałbym pomóc ludziom zrozumieć, co powinniśmy robić pomiędzy dniem dzisiejszym a rokiem 2050. A dzisiaj cena elektryczności z farm słonecznych byłaby cztery razy wyższa od rynkowej. Z tego powodu czuję się trochę nieodpowiedzialnie, umieszczając to oszacowanie w słupku zrównoważonej produkcji na rysunku 6.9. Wyłożenie 5% powierzchni Wielkiej Brytanii panelami słonecznymi wydaje się z wielu względów nierealne. Jeżeli na poważnie przyjrzymy się realizacji takiego celu, to znacznie lepiej byłoby zainwestować w panele w dwa razy bardziej słonecznym kraju i przesłać część energii z powrotem za pomocą linii energetycznych. Powrócimy do tego pomysłu w rozdziale A może import energii odnawialnej.

elektrownie sloneczne

Rys. 6.9. Panele fotowoltaiczne: układ paneli słonecznych o powierzchni 10 m2, zamontowany na południowej stronie dachu, którego efektywność wynosi 20%, może dostarczyć około 5 kWh energii elektrycznej dziennie. Gdyby 5% kraju było pokryte panelami słonecznymi o 10-procentowej efektywności (200 m2 paneli na osobę), to dostarczałyby one 50 kWh/dziennie na osobę.

Mity

Wyprodukowanie panelu słonecznego wymaga zużycia większej ilości energii niż jest on w stanie dostarczyć w trakcie swojego późniejszego działania.

Fałsz. Współczynnik zwrotu energii określa stosunek energii dostarczonej przez system w ciągu cyklu jego życia do energii zużytej na wytworzenie systemu. W naszym przypadku stosunek energii pozyskanej do energii zainwestowanej – (ang. Energy Returned On Energy Invested, skrótowo EROEI) – dotyczący montowanego na dachu i podłączonego do sieci systemu słonecznego w Europie Północnej, dla systemu o długości życia 20 lat, wynosi 4 (Richards i Watt, 2007), zaś dla miejsc bardziej słonecznych (takich jak na przykład Australia) – nawet ponad 7. Współczynnik zwrotu energii większy niż jeden oznacza, że taki system to Dobra Rzecz, korzystna energetycznie. Turbiny wiatrowe o długości życia równej 20 lat posiadają współczynnik zwrotu energii równy nawet 80.

Czy panele fotowoltaiczne nie powinny stawać się coraz bardziej wydajne wraz z rozwojem technologii?

Jestem pewien, że panele fotowoltaiczne będą stawały się coraz tańsze. Jestem także pewien, że ich wytwarzanie będzie wymagało zużycia coraz mniejszej ilości energii, tak więc ich współczynnik zwrotu energii również się zwiększy. Jednakże oszacowania zawarte w tym rozdziale nie biorą pod uwagę kosztu paneli ani wydatku energetycznego związanego z ich wytworzeniem. Rozdział ten dotyczy przede wszystkim maksymalnej możliwej do dostarczenia mocy. Już teraz panele fotowoltaiczne, ze swoją 20-procentową wydajnością, są bliskie limitu teoretycznego ich wydajności. Byłbym zaskoczony, gdyby konieczna stała się znacząca aktualizacja w górę zawartych w tym rozdziale oszacowań efektywności montowanych na dachach paneli fotowoltaicznych.

Biomasa z energii słonecznej

I nagle, no wiesz, możesz znaleźć się w biznesie energetycznym tylko dlatego, że jesteś w stanie uprawiać trawę na ranczu! A potem zbierać ją i zamieniać w energię. Oto, co może niedługo nastąpić.
George W. Bush, luty 2006

trawa

Fot. 6.10. Trawa z rodzaju Miscanthus zaszczycona towarzystwem dr Emily Heaton, która ma 163 cm wzrostu. W Wielkiej Brytanii Miscanthus osiąga moc na jednostkę powierzchni 0,75 W/m2. Zdjęcie dostarczone przez Uniwersytet w Illinois.

Wszystkie dostępne rozwiązania bioenergetyczne opierają się na koncepcji uprawiania roślin, a następnie robienia z nimi czegoś. Jak wiele energii można w ten sposób potencjalnie uzyskać? Istnieją cztery główne sposoby pozyskiwania energii z zasilanych słońcem systemów biologicznych:

  1. Możemy uprawiać wyselekcjonowane rośliny i spalać je w elektrowni, która produkuje prąd elektryczny lub ciepło, lub jedno i drugie. Można to określić jako substytucję węgla.
  2. Możemy uprawiać specjalnie dobrane rośliny (na przykład rzepak, trzcinę cukrową lub kukurydzę), zamienić je w etanol lub biodiesel i pompować do samochodów, pociągów, samolotów lub wszędzie tam, gdzie okażą się przydatne. Możemy również hodować genetycznie modyfikowane bakterie, cyjanobakterie lub algi, które w sposób bezpośredni produkują wodór, etanol, butanol czy nawet prąd elektryczny. Takie rozwiązania nazwalibyśmy substytucją ropy.
  3. Możemy wykorzystać produkty uboczne pochodzące z innych rodzajów działalności rolnej i spalać je w elektrowni. Produktami ubocznymi mogą być zarówno słoma (odpad z produkcji chrupek kukurydzianych), jak i kurze odchody (odpad z produkcji McNuggets). Spalanie produktów ubocznych jest również substytucją węgla, jednak przy użyciu zwykłych roślin, a nie roślin wysokoenergetycznych. Elektrownia spalająca odpady z produkcji rolnej nie dostarczy tak dużej mocy na jednostkę powierzchni uprawnej, jak zoptymalizowana uprawa biomasy, ale jej zaletą będzie to, że nie wymusi przejmowania terenów uprawnych przez uprawy energetyczne. Spalanie metanu z wysypiska śmieci to podobny sposób pozyskiwania energii, jednak jest on zrównoważony jedynie wtedy, gdy mamy zrównoważone źródło odpadów dla wysypisk (większość metanu z tego źródła pochodzi z odpadów spożywczych; przeciętny Brytyjczyk wyrzuca ok. 300 g jedzenia dziennie). Spalanie odpadów z gospodarstw domowych jest kolejną, odrobinę mniej okrężną, drogą pozyskiwania energii z biomasy.
  4. Możemy uprawiać rośliny i karmić nimi bezpośrednio ludzi i zwierzęta, także potrzebujących energii.

We wszystkich tych procesach pierwszym „krokiem energetycznym” jest cząsteczka chemiczna, czyli węglowodan w roślinie zielonej.

produkcja

Rys. 6.11. Produkcja mocy na jednostkę powierzchni osiągana przy użyciu różnych roślin. Przedstawione gęstości mocy różnią się od siebie w zależności od stopnia nawadniania oraz nawożenia.Przedziały są zaznaczone dla niektórych upraw – na przykład drewno ma przedział 0,095–0,254 W/m2. Trzy ostatnie gęstości mocy dotyczą upraw w warunkach tropikalnych. Ostatnia gęstość mocy (uprawy tropikalne*) zakłada modyfikacje genetyczne, nawożenie oraz nawadnianie. W tekście użyłem 0,5 W/m2 jako wartości podsumowującej najbardziej wydajne energetycznie uprawy w północno-zachodniej Europie.

Możemy więc oszacować moc możliwą do uzyskania w każdym z procesów lub we wszystkich razem poprzez oszacowanie, jak wiele mocy można pozyskać na tym etapie. Wszystkie następne kroki, obejmujące traktory, zwierzęta, środki chemiczne, składowiska odpadów czy też elektrownie, mogą powodować jedynie utratę energii. A zatem na pierwszym etapie moc jest większa od mocy pochodzącej ze wszystkich opartych na roślinach rozwiązań energetycznych.

Oszacujmy zatem wielkość mocy na tym pierwszym etapie. Średnia moc słońca dostępna w Wielkiej Brytanii wynosi 100 W/m2. Najbardziej wydajne rośliny w Europie mają zaledwie 2-procentową efektywność w procesie zamiany energii słonecznej w węglowodany, co wskazuje, że uprawy roślin mogą dostarczyć 2 W/m2. Jednak ich efektywność spada przy większym natężeniu światła i najlepsze rzeczywiste rezultaty z upraw energetycznych w Europie są raczej bliższe 0,5 W/m2. Pokryjmy teraz 75% kraju roślinami wysokiej jakości energetycznej. Oznacza to 3000 m2 na osobę przeznaczone na bioenergię. Tyle zajmują dzisiaj tereny rolnicze w Wielkiej Brytanii.

Uzup. red.: W przypadku etanolu uzyskiwanego z kukurydzy (będącego np. głównym biopaliwem w USA) zysk energetyczny wynosi 0,2 W/m2. Niestety produkcja etanolu wymaga znaczącego wkładu energetycznego z paliw kopalnych, wynoszącego… również 0,2 W/m2, co czyni całe przedsięwzięcie energetycznie nieopłacalnym. Jedynym sposobem na wyciągnięcie korzyści energetycznych z takiego procesu jest wykorzystanie wszystkich produktów ubocznych. Shapouri et al. szacują, że produkcja etanolu z kukurydzy ma współczynnik energetyczny równy 1,24, co oznacza, że produkcja mocy netto wynosi 0,048 W/m2.

biomasa

Rys. 6.12. Biomasa z uwzględnieniem wszystkich rodzajów biopaliw, spalania odpadów oraz żywności: 24 kWh/d na osobę

Dlatego też maksymalna dostępna moc, z pominięciem wszystkich dodatkowych kosztów sadzenia, zbierania i przetwarzania roślin, wynosi:

0,5 W/m2 × 3000 m2 na osobę = 36 kWh/d na osobę

To nie za wiele, jeśli weźmiemy pod uwagę niesłychanie szczodre założenia, które przyjęliśmy, by osiągnąć wysoki wynik. Jeśli chcielibyście otrzymać biopaliwa do samochodów lub samolotów z roślin, to pozostałe ogniwa łańcucha – od pola uprawnego przez stację paliwową do świecy zapłonowej – wiążą się ze stratą energii. Optymizmem byłoby zakładać, że całkowite straty związane z procesem przetwarzania mogłyby wynieść zaledwie 33%. Nawet w dobrym kotle podczas spalania suchego drewna przez komin ucieka 20% ciepła. Rzeczywisty potencjał biomasy i biopaliw z pewnością nie może być większy niż 24 kWh/d na osobę. I nie zapominajmy o tym, że część roślin chcemy przecież przeznaczyć na pożywienie dla nas i naszych zwierząt.

W Polsce użytki rolne zajmują blisko 60% powierzchni kraju, co daje 4500 m2 na osobę. Z jednej strony nasz klimat jest trochę bardziej słoneczny, lecz z drugiej mamy ostrzejsze zimy, mniejsze opady i gleby słabszej jakości. W naszych szacunkach założymy, że podobnie jak w Wielkiej Brytanii możemy uzyskać 0,5 W/m2. Otrzymujemy więc:
0,5 W/m2 × 4500 m2 na osobę = 54 kWh/d na osobę.
Przyjmując za Davidem MacKayem straty energii równe 33%, otrzymujemy wynik 36 kWh/d na osobę, czyli trochę lepszy niż w Wielkiej Brytanii.

naslonecznienie

Rys. 6.13. Nasłonecznienie w Cambridge: liczba godzin w roku, w czasie których świeci słońce, wyrażona jako część całkowitej liczby godzin dziennych.

Czy inżynieria genetyczna mogłaby wyprodukować rośliny, które zamieniają energię słoneczną w chemiczną z większą wydajnością? Niewykluczone. Nie znalazłem jednak żadnej publikacji naukowej przewidującej, że rośliny w Europie mogłyby osiągnąć moc produkcyjną, która na czysto wyniosłaby więcej niż 1 W/m2.

Dorzucę 24 kWh/d na osobę do zielonego słupka, z zastrzeżeniem, że według mnie liczba ta jest zawyżona. Wydaje mi się, że rzeczywista maksymalna moc, którą możemy uzyskać z biomasy, byłaby mniejsza ze względu na straty w procesie uprawiania i przetwarzania.

Według mnie wniosek jest prosty: biopaliwa nie mają sensu, a przynajmniej nie w krajach takich jak Wielka Brytania i nie jako zamiennik dla całości paliw używanych w transporcie. Nawet jeśli na chwilę zapomnimy o głównych wadach biopaliw – ich produkcja ogranicza produkcję żywności, zaś dodatkowy wkład energetyczny niezbędny do ich uprawy i przetwarzania często niweluje większość wyprodukowanej energii – to biopaliwa produkowane z roślin w europejskim kraju, takim jak Wielka Brytania, mogą dostarczyć tak niewiele mocy, że według mnie właściwie nie warto o nich mówić.

Polska ma wysoki potencjał rozwoju energii z biomasy, chociaż pomysł, żeby pod uprawy energetyczne zająć całość dostępnych obszarów uprawnych, zapominając o produkcji żywności i eliminując istniejące ekosystemy pól, łąk i pastwisk, wydaje się mało realistyczny.

Rozdział 6 w wersji PDF możesz pobrać tutaj.

Wykonanie PONG, grafika GFX RedFrosch.



logowanie | nowe konto