Ropa - niezastąpione źródło energii

Przyjrzyjmy się wykresowi pokazującemu, ile energii czerpaliśmy z różnych źródeł w ciągu ostatnich trzech stuleci.

Widać, że zużycie energii szybko rośnie. Prawie do końca XIX wieku dominowała energia ze spalania drewna. Koniec wieku XIX i pierwsza połowa XX to epoka węgla. Obecnie najwięcej energii czerpiemy z ropy, a zaraz potem z gazu i węgla. Daleko w tyle pozostają energia jądrowa i wodna. Źródeł energii odnawialnej (energia wiatrowa, słoneczna i in.) w ogóle nie ma na wykresie - czerpana z nich moc nie odróżniałaby się od zera...

Na poniższym rysunku możemy się dokładniej przyjrzeć proporcjom źródeł energii czerpanej przez naszą cywilizację (stan na rok 2006).

Ropa, gaz i węgiel dostarczają razem 85% energii. Źródła odnawialne to margines - energia słoneczna wiatrowa, geotermiczna i biopaliwa to niewiele ponad 1% zużywanej przez nas energii (chociaż należy zauważyć, że ilość pozyskiwanej z tych źródeł energii rośnie wykładniczo o kilkadziesiąt procent rocznie).

Dzięki energii z ropy, gazu i węgla mamy:

  • paliwa dla transportu (transport w 98% opiera się na ropie)
  • elektryczność - prąd w gniazdku, oświetlenie, działanie komputerów, telewizji, lodówek..
  • ogrzewanie budynków
  • działanie fabryk produkujących prawie wszystko, co używamy
  • działanie infrastruktury: telekomunikacja, wodociągi, szpitale, ...
  • wydobycie i przerób surowców (z samymi paliwami kopalnymi włącznie)
  • budownictwo - materiały i maszyny budowlane
  • plastiki, farby, smary, asfalt, rozpuszczalniki, materiały...
  • działanie handlu
  • wysokowydajne rolnictwo przemysłowe

Paliwa kopalne, benzyna na stacji i prąd w gniazdku to rzeczy tak oczywiste, że nawet się nad tym nie zastanawiamy - po prostu zawsze tam są, kiedy ich potrzebujemy. Paliwo i prąd to najbardziej wyraziste przykłady. Ale nasze uzależnienie od energii idzie znacznie dalej. Żyjąc w mieście na co dzień zapominamy, że żywność nie powstaje w supermarkecie. Mało kto zdaje sobie sprawę, jak bardzo tutaj też uzależniliśmy się od paliw kopalnych.

Zieloną rewolucję, która oddaliła od nas groźbę głodu i pozwoliła na bezprecedensowy wzrost populacji, zawdzięczamy pestycydom, nawozom, mechanizacji rolnictwa, transportowi i chłodzeniu żywności - czyli paliwom kopalnym.

Szacuje się, że do wyprodukowania 1 kalorii żywności potrzeba 10 kalorii paliwa. Aby wyhodować w USA krowę, wykarmić, a na koniec dostarczyć w plasterkach do supermarketu, potrzeba 5 baryłek (800 litrów) ropy. Pestycydy produkowane są z ropy, nawozy wytwarzane są z amoniaku, produkowanego z gazu ziemnego, maszyny rolnicze działają dzięki ropie, lodówki działają na prąd (z paliw kopalnych), dystrybucja prawie całkowicie zależy od ropy, a większość żywności zapakowana jest w plastik, produkowany dzięki ropie. Bez ropy nie ma współczesnego rolnictwa - nie ma jedzenia dla miliardów ludzi.

Czytaj o tym więcej w The Oil Drum

Czemu ropa zajęła tak szczególne miejsce w naszym świecie?

1 litr ropy to energia 10 kWh. Jest to energia odpowiadająca 60 godzinom (półtora tygodnia roboczego) intensywnej pracy człowieka. Człowiek pracujący w kuźni lub na polu, aby wykonać taką pracę, musiałby wytężać się przez kilkadziesiąt godzin. Dziś tą pracę wykonują napędzane ropą maszyny. Przeciętny mieszkaniec USA rocznie zużywa energię odpowiadającą 60 baryłkom ropy, czyli 570000 godzin pracy ludzkiej lub wysiłkowi ponad 350 ludzi pracujących przez cały rok. Czytaj więcej na ten temat w The Oil Drum.

Samochód na 1 litrze paliwa przejedzie kilkanaście kilometrów, w ciągu kilku minut spalając paliwo o energii półtora tygodnia roboczego pracy ludzkiej. Pomyśl, ile musiałbyś zapłacić innemu człowiekowi, żeby przeciągnął Twój samochód na taką odległość? A ile musiałbyś mu zapłacić, żeby zrobił to z prędkością 100 km/h?

Ropa (paliwa ciekłe) to nie tylko bardzo skoncentrowana energia, ma także szereg innych unikalnych cech:

  • jest łatwa w przechowywaniu i może być dostępna przez 24 godziny i 365 dni w roku - energia z większości źródeł odnawialnych (np. słoneczna, wiatrowa) nie spełnia tego kryterium
  • jest łatwa w transporcie, charakteryzuje się wysoką gęstością energii i małą objętością
  • jest szybko dostępna w dużych ilościach
  • nadaje się na paliwo w małych i dużych instalacjach (od skuterów, przez samoloty po statki i elektrownie)
  • jest czysta w spalaniu - zarówno w percepcji kierowcy jak i relatywnie w porównaniu np. do węgla
  • jest względnie bezpieczna dla zdrowia, nie jest toksyczna, żrąca ani promieniotwórcza
  • jej pozyskanie nie wiąże się z dużymi nakładami energetycznymi
  • jest bardzo tania - przez długi czas cena jej wydobycia wynosiła 1-3$/baryłkę
  • ropa z łatwością może zastąpić w praktycznie wszystkich zastosowaniach węgiel i gaz, sama jednak nie może być przez nie łatwo zastąpiona

Kiedy zastanawiamy się nad alternatywami dla paliw kopalnych przychodzą nam na myśl odnawialne źródła energii.

Krytycy odnawialnych źródeł energii zauważają, że żadne z nich, ani nawet ich kombinacje nie są w stanie zastąpić ropy - pod względem generowanej mocy, gęstości energii, możliwości transportu i magazynowania, bezpieczeństwa czy kosztu. Nawet gdybyśmy mieli odnawialne źródła energii, które byłyby w stanie w rozsądnym horyzoncie czasowym dostarczyć potrzebnej mocy, to i tak cała nasza infrastruktura bazuje na ropie, a nie na elektryczności czy wodorze (nie bez powodu transport jest w 98% oparty na ropie).

Przestawienie infrastruktury i gospodarki na energię z innych źródeł nie jest proste - szacuje się, że przy intensywnych i skoncentrowanych wysiłkach w tym kierunku zajęłoby to przynajmniej kilkanaście lat, a i to przy założeniu, że będziemy w posiadaniu zasobów i energii, żeby zrealizować tak gigantyczny projekt. Do wytworzenia alternatywnych źródeł energii (hydroelektrownie, panele słoneczne, turbiny wiatrowe, urządzenia pływowe, geotermalne, elektrownie jądrowe, ...) potrzeba zaawansowanych technologii i... mnóstwo energii - zarówno bezpośrednio w procesach energetycznych, jak i pośrednio w wydobyciu surowców, transporcie i działaniu fabryk. Jeśli z programem wytworzenia alternatywnych źródeł energii będziemy czekać na wyczerpanie się paliw kopalnych - możemy po prostu nie być już w stanie ich wytworzyć.

Przykładem naszego beztroskiego podejścia do ropy jest samochód osobowy, środek transportu o absurdalnej efektywności energetycznej poniżej 1%. Oznacza to, że z każdego kilograma ropy zużytej na produkcję pojazdu, jego przemieszczanie, utrzymanie i złomowanie, jedynie niecały 1 dekagram jest efektywnie zużywany na przemieszczanie pasażera i jego bagażu, reszta - ponad 99 dekagramów - idzie w podgrzewanie atmosfery, drogi i przemieszczanie samego, ważącego zwykle dobrze ponad tonę pojazdu. Co można powiedzieć o takim środku transportu w świecie, w którym pozostałe nam zasoby ropy powinniśmy wykorzystywać z najwyższą rozwagą i efektywnością..?
Zupełnie, jakbyśmy jako społeczeństwo uparli się, żeby zasoby ropy spalić jak najszybciej w jak najmniej efektywny sposób...

Czy moglibyśmy zastąpić ropę innymi paliwami kopalnymi, jeśli jej zasoby miałyby się wkrótce skończyć?
Zasoby gazu, relatywnie czystej alternatywy dla ropy są jeszcze mniejsze niż samej ropy, szacuje się też, że szczyt wydobycia gazu będzie miał miejsce dziesięć do kilkunastu lat od momentu osiągnięcia szczytu wydobycia ropy.
A co w węglem i innymi paliwami, które możemy eksploatować, takimi jak ciężkie piaski roponośne lub łupki bitumiczne? Ich zasoby są przecież znacznie większe (rys.).

Węgiel to paliwo znacznie brudniejsze od ropy i gazu. 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 dwutlenku węgla przy spalaniu różnych paliw kopalnych w celu wyprodukowania 1kWh energii elektrycznej (1kg = 2.2 funta)

Natomiast łupki bitumiczne i piaski roponośne są pod tym względem jeszcze gorsze od węgla. Przetwarzanie ich w użyteczne paliwo wiąże się nie tylko z olbrzymią emisją dwutlenku węgla, ale i wymaga dużych nakładów energii i olbrzymiej ilości słodkiej wody, która w tym procesie jest zamieniana w jeziora toksycznej smolistej brei. Jest to proces nieefektywny i trudno skalowalny - z powodu trudności technicznych, braku wody, wysokiej pracochłonności i olbrzymich potrzeb energetycznych. Specjaliści uważają, że w ciągu najbliższych kilkunastu lat nawet przy agresywnym inwestowaniu, te źródła energii dadzą najwyżej 10% energii obecnie pozyskiwanej z ropy.

Ponadto, jeśli kraje trzeciego świata, szczególnie Chiny i Indie, przejmą nasz obecny hiperkonsumpcyjny styl życia, a zużycie przez nie surowców będzie nadal rosło wykładniczo, to próba zastąpienia ropy węglem, piaskami roponośnymi czy łupkami i tak jest skazana na porażkę - w drugiej połowie stulecia wyczerpią nam się również te zasoby. Ślepa uliczka...

Wyczerpywanie się ropy i gazu, lub choćby wzrost ich ceny w porównaniu z węglem, może oznaczać odchodzenie od paliw czystszych do paliw o większej szkodliwości (nie tylko pod względem emisji CO2, ale też tlenków siarki, metali ciężkich, czy pyłów).

Kryzys związany z wyczerpywaniem się zasobów ropy i gazu, o ile nasza cywilizacja w ogóle będzie w stanie go przetrwać, może w imię wzrostu konsumpcji opartej o paliwa kopalne, doprowadzić do rabunkowej eksploatacji węgla - z przeróbką 5 jego ton na 1 tonę paliw ciekłych, wycinania lasów tropikalnych pod plantacje biopaliw i desperackiego sięgania po jeszcze brudniejsze od węgla łupki bitumiczne i piaski roponośne. Może też stanowić punkt zwrotny, dzięki któremu odejdziemy od rabunkowego spalania paliw kopalnych na rzecz oszczędzania, wyższej efektywności i odnawialnych źródeł energii.

Znajdujemy się na rozdrożu, a to, jak postąpimy w obliczu zbliżającego się kryzysu energetycznego, najprawdopodobniej zdeterminuje także przyszłość naszych emisji CO2, a co za tym idzie, przyszłość klimatu Ziemi.

Wydobycie ropy naftowej ma niedługą historię. Niedługą, a już także niestety niechlubną. Przeczytaj o tym więcej w artykule historia wydobycia ropy w USA

Wykonanie PONG, grafika GFX RedFrosch.



logowanie | nowe konto