Energetyka

Wzrost liczby mieszkańców Ziemi oraz szybki rozwój gospodarczy poszczególnych państw zwiększył zapotrzebowanie na energię elektryczną. Aby zaspokoić tak duży popyt, wzrosło zużycie paliw kopalnych. Większość produkowanej w elektrowniach energii elektrycznej pochodzi z paliw kopalnych - węgla, ropy i gazu, których spalanie uwalnia olbrzymie ilości dwutlenku węgla.

Rys. Produkcja elektryczności w podziale na paliwa. Uwaga - udział węgla w produkcji elektryczności jest znacząco większy, niż w całości energii, użytkowanie ropy do produkcji elektryczności jest marginalne, jej wykorzystanie dominuje za to w transporcie. Źródło: Inter Academy Council.

Różnym sposobom wytwarzania energii elektrycznej towarzyszą różne ilości wypuszczanego do atmosfery dwutlenku węgla.

 Rys. Porównanie emisji dwutlenku węgla z różnych rodzajów elektrowni. Czerwone słupki pokazują ilość emisji ze spalania paliwa, białe pokazują ilość emisji z całego cyklu produkcji, łącznie z wydobyciem paliwa, budową elektrowni, utylizacją i innymi powiązanymi procesami. Paski są podwójne i odpowiadają odpowiednio maksymalnym i minimalnym wartościom emisji dla różnych konstrukcji elektrowni. IAEA, 2000.

Widać, że największe emisje związane są z elektrowniami na paliwa kopalne, ale znacząca emisja CO2 może towarzyszyć również budowie hydroelektrowni i produkcji paneli słonecznych. Pod tym względem najlepiej wygląda emisja CO2 z elektrowni jądrowych i wiatrowych.

Przyjrzyjmy się bliżej energetyce opartej o paliwa kopalne (konwencjonalnej).
Elektrownie konwencjonalne, szczególnie węglowe, wykorzystują energię paliwa bardzo nieefektywnie. W energię elektryczną zamieniane jest często tylko 1/3 energii zawartej w paliwie, reszta energii nie jest wykorzystywana i jako ciepło podgrzewa atmosferę. Dobrym sposobem na lepsze wykorzystanie energii paliwa jest produkcja prądu z jednoczesnym wykorzystaniem ciepła, np. do ogrzewania mieszkań, jest to tak zwana kogeneracja - elektrociepłownia produkuje prąd, a ciepło jest produktem ubocznym, produkowanym "gratis" (właściwie prawie gratis, należy tu doliczyć koszt instalacji zbierających i sieci ciepłowniczej rozprowadzającej ciepło na odległość wielu kilometrów).

Aktualnie zainstalowana moc elektrowni wynosi około 4000 GW - dla porównania największa Polska elektrownia w Bałchatowie ma moc 4.4 GW. Dostarczaną energię mierzymy w gigawatogodzinach, w 2007 roku zostało wyprodukowanych blisko 20 000 000 GWh (gigawatogodzin). Przewiduje się, że do 2050 roku zapotrzebowanie na energię elektryczną wzrośnie mniej więcej dwukrotnie.

Z paliw kopalnych gaz jest najczystszym źródłem energii, zarówno pod względem emisji CO2, jak i innych substancji (siarka, pył, metale ciężkie i in.), drugie miejsce zajmuje ropa, najbrudniejszym źródłem energii jest zaś węgiel (szczególnie brunatny). Wyprodukowanie 1kWh energii z węgla to emisja 1kg CO2. Dla ropy to już tylko niecałe 70 dkg CO2, a dla gazu poniżej 40 dkg CO2.

Rys. Emisja CO2 przy spalaniu różnych paliw kopalnych w celu wyprodukowania 1 kWh energii elektrycznej (1kg = 2.2 funta)

Wydobycie ropy nie nadąża za popytem, a jej ceny rosną. Ceny gazu podążają za ropą. Najtańszą energię można pozyskać z najbrudniejszego, ale też najobficiej występującego węgla. Energetyka i przemysł z epoki ropy i gazu powracają więc do produkowania energii z węgla, jak w XIX wieku.

W związku z tym w Chinach co 4-5 dni buduje się nową 1000 MW elektrownię węglową, a Indie do 2012 zwiększą wydobycie węgla o 50%, do roku 2030 4-krotnie. W sumie szacuje się, że planowane na najbliższe 25 lat elektrownie węglowe po zbudowaniu wyemitują więcej CO2 niż wszystkie jego źródła przez ostatnie 250 lat.

"Raporty IPCC nie przewidywały, że świat cofnie się do ery gospodarki opartej na węglu - a właśnie to ma teraz miejsce.
Jeśli ekstrapolować ten trend, to zmierzamy prosto do katastrofy"

Gernot Klepper, ekonomista Kiel Institute

Chiny wytwarzają około 6% światowego PKB, ale do tego potrzebują 9% światowego zużycia ropy i ponad 40% światowego zużycia węgla. To gospodarka prawie w całości oparta na węglu, produkująca na potrzeby całego świata.

Węgiel to najtańszy prąd, prawda? Cóż, niezupełnie… Nie byłby taki znowu tani, gdyby doliczyć do ceny prądu z węgla ukryte koszty, zamiast po cichu przerzucać je na ogół społeczeństwa, jak to ma miejsce obecnie. To koszty dewastacji środowiska w rejonach górniczych, zatrute rzeki i powietrze, kwaśne deszcze niszczące lasy i zabytki oraz obniżające plony, koszty zdrowotne i medyczne ponoszone na leczenie nowotworów, chorób płuc i oskrzeli, nieżytów, ataków serca, alergii, astmy, uszkodzeń płodów, autyzmu itp., związane z zanieczyszczeniem środowiska i żywności tlenkami siarki i azotu, pyłami czy przyswajalnymi toksycznymi metalami ciężkimi (np. rtęć, ołów, arsen). Kwaśne deszcze, pyły, metale zatruwają gleby i jedzenie, zanieczyszczenia co roku zabijają setki tysięcy ludzi. Samych górników w niebezpiecznych chińskich kopalniach  ginie rocznie 35 tysięcy.

Czytaj więcej o życiu w chińskim zagłębiu węglowym ang

Nad miastami i całym regionem wisi permanentny smog zza którego często przez wiele dni w ogóle nie widać Słońca.

Smog jest tak gęsty, że tworzy się inwersja termiczna - promienie słońca nie mogą przedostać się przez warstwę smogu, więc ich energia nie dociera do ziemi, lecz nagrzewa powietrze wysoko nad nią - na górze robi się cieplej niż na dole, więc ustaje konwekcja i wymiana powietrza. Związane z chińskim smogiem alarmy ogłaszane są nawet w odległej Japonii.

Rys. Chiński smog

Nie trzeba zresztą jechać do Chin, żeby doświadczyć smogu na samym sobie. Załączony film pokazuje smog nad Polską - cenę energetyki węglowej i rosnącej liczby samochodów.

Rys. Smog nad Polską.

Czytaj więcej o zapotrzebowaniu na węgiel ang

Możemy próbować, korzystając z relatywnie bogatych złóż węgla, przerabiać go na paliwo ciekłe stosując syntezę Fischera - Tropscha, albo podobny proces chemiczny, pozwalający na produkcję benzyny z węgla. Jak głoszą jego entuzjaści, "jedną z zalet syntezy Fischera - Tropscha jest możliwość wytwarzania paliwa wolnego od związków siarki i azotu, a przez to czystszego dla środowiska naturalnego". Podkreśla się też całą gamę innych korzyści płynących z tego rozwiązania, w tym znacznie niższy koszt surowców.

Fantastycznie, prawda? Przynajmniej, dopóki nie zwrócimy uwagi na fakt, że na tonę syntetycznej benzyny potrzeba 3 ton węgla jako surowca i 2 ton jako paliwa, czyli łącznie 5 ton węgla. Krótki komentarz na temat wpływu tego rozwiązania na emisję dwutlenku węgla i globalne ocieplenie? KOSZMAR.

Zresztą próba kontynuowania obecnego modelu gospodarczego, z zastąpieniem ropy i gazu węglem, jest skazana na niepowodzenie. W takiej sytuacji szczyt wydobycia węgla nastąpi w ciągu 20-50 lat.

A łatwych alternatyw dla paliw kopalnych nie ma. Ekologiczną puszkę Pandory otworzymy, jeśli sięgniemy po inne paliwa kopalne, takie jak ciężkie piaski roponośne lub łupki bitumiczne, których zasoby są bardzo duże i porównywalne z zasobami węgla.

Elektrownie nuklearne i wodne dostarczają po kilkanaście procent energii (choć są kraje, gdzie są to główne źródła prądu), odnawialne źródła energii - spalanie biomasy, energia wiatrowa, geotermiczna, słoneczna, pływowa i inne to jedynie 2% produkcji prądu. Wszystko to są potencjalne rozwiązania problemu zależności od paliw kopalnych i efektów ubocznych związanych z ich spalaniem. Więcej o możliwości ich wykorzystania można przeczytać w sekcji Rozwiązania technologiczne - Energetyka.

Wzrost liczby samochodów to kolejna przyczyna wzrastającego tempa spalania paliw kopalnych i emisji gazów cieplarnianych. Transport drogowy to głównie ropa spalana z absurdalnie niską efektywnością. Przeczytaj transport drogowy.

Wykonanie PONG, grafika GFX RedFrosch.



logowanie | nowe konto