Kiedy nie ma energii z tak wygodnych nośników, jak prąd, gaz albo ropa, sięgamy po to, co mamy pod ręką. W ostatnim artykule opisaliśmy, jak niedobory energii w Pakistanie prowadzą do postępującego wylesiania kraju. Prowadzi to do kilku interesujących pytań dotyczących możliwości energetycznego wykorzystania naszych polskich lasów:
- Kiedyś (wcale nie tak dawno temu) ludzie żyli w sposób zrównoważony energetycznie, głównie w oparciu o biomasę z lasów. Jak dużej powierzchni lasu trzeba było, by zaspokoić potrzeby osoby?
- Jak to ma się do naszego zużycia energii i posiadanego przez nasz kraj areału lasów? Czy mogłyby one dostarczyć potrzebnej nam energii w sposób zrównoważony?
- Jeśli nie, to na jak długo wystarczyłoby drewna w polskich lasach, by jego spalanie pozwoliłoby nam żyć tak jak dotychczas?
Tu mam dwie wiadomości – dobrą i złą. Zła jest taka, że bez matematyki się nie obędzie. Dobra zaś, że będzie to matematyka w zakresie podstawówki i czterech działań podstawowych. A więc, zaczynamy.
Oto wykres pokazujący, ile energii i z jakich źródeł przypadało średnio na mieszkańca naszej planety. W czasach przedprzemysłowych było to około 20 GJ (20 000 MJ) rocznie.
Rysunek 1. Światowe zużycie energii per capita, obliczone przez podzielenie światowego zużycia energii na podst. Vaclav Smil Energy Transitions: History, Requirements and Prospects oraz Przeglądu statystycznego zasobów i zużycia energii BP przez światową populację. Wg Angus Maddison data.
Przez tysiąclecia dominującym źródłem energii była biomasa. Oczywiście, w tamtych czasach dla zaspokojenia naszych potrzeb niezbędna była ciężka praca fizyczna ludzi i zwierząt.
Składowane kilka lat drewno ma energię opałową rzędu 14 MJ/kg. Oznacza to, że roczne zużycie drewna na osobę wynosiło
(20 000 MJ/rok)/(14 MJ) = 1400 kg (czyli niecałe 4 kg dziennie)
Z 1 hektara lasu w warunkach polskich w sposób zrównoważony można pozyskiwać około 5 m3 drewna rocznie, a przeciętna gęstość drewna wynosi 600 kg/m3. Z hektara lasu mamy więc rocznie 3000 kg drewna. Oznacza to, że na zaspokojenie potrzeb energetycznych osoby żyjącej na sposób „średniowieczny” potrzeba niecałe 0,5 ha lasu.
Nie było z tym problemu – w Europie w 1700 roku obszar przypadający na jedną osobę wynosił 5,2 ha. Nawet w regionach o najwyższej gęstości zaludnienia na jedną osobę przypadał obszar 1,75 ha terenów uprawnych, pastwisk i lasów. W Rzeczypospolitej Obojga Narodów na terytorium około 800 tys. km2 mieszkało wtedy 11,5 mln ludzi, co daje około 7 ha na osobę. Nawet pod koniec XVIII wieku nawet w najgęściej zaludnionych regionach Polski na osobę przypadały ponad 3 hektary.
A jak wygląda obecne zużycie energii?
Rysunek 2. Zużycie energii pierwotnej na osobę w stosunku do PKB na osobę, liczone wg siły nabywczej waluty (USD PPP). Kwadraty oznaczają kraje o wysokim wskaźniku rozwoju społecznego, a kółka o średnim (zielone) lub niskim (niebieskie). Źródło: BP World Energy 2011, World Factbook CIA.
Zużycie energii pierwotnej w Polsce to około 85 kWh (300 MJ) na osobę dziennie, czyli ok. 110 000 MJ rocznie. To znacznie więcej niż w średniowieczu, co nie powinno dziwić, bo żyjemy dziś w sposób nieporównywalnie bardziej ‘enegożerny’. Nie musimy ciężko pracować fizycznie, bo pracę odwalają za nas paliwa kopalne.
Przy energii pozyskiwanej z kilograma drewna równej 14 MJ, uzyskanie 110 000 MJ energii wymagałoby spalenia w ciągu roku
(110 000 MJ)/(14 MJ/kg) ≈ 8000 kg drewna
Ponieważ z hektara lasu możemy w sposób zrównoważony pozyskać 3000 kg drewna, więc każdy Polak musiałby mieć dla siebie 2,7 ha lasu. Niestety, przy gęstości zaludnienia 124 osób/km2, na Polaka przypada tylko 0,8 ha całości terenów (a lasów niewiele ponad 0,2 ha). Nawet więc zalesienie 100% Polski, bez pozostawienia nawet skrawka terenu pod drogi, miasta czy pola, byłoby zupełnie niewystarczające do zaspokojenia naszego obecnego zużycia energii.
A co byłoby, gdybyśmy postanowili spalić nasze lasy w sposób niezrównoważony? Na jak długo wystarczyłoby nam drewna?
Zgodnie z danymi Ministerstwa Środowiska w 2008 roku wielkość zasobów drzewnych w lasach Polski oszacowano na 1914 mln m3 (co, przy przeliczniku 600 kg/m3, odpowiada 1150 mld kg drewna). Gdyby każdy z 38 milionów Polaków spalał na swoje potrzeby 8000 kg drewna, to wystarczyłoby to na
(1 150 000 000 000 kg)/( 8000 kg/rok)/38 000 000 = 3,8 lat.
Próbując utrzymać obecny styl życia spalilibyśmy polskie lasy w niecałe 4 lata. I w ogóle nie bierzemy tu pod uwagę strat energii związanych ze ścinaniem drzew, transportem, suszeniem czy przeróbką na paliwa ciekłe. Po uwzględnieniu tych strat energii wyszłoby, że polskich lasów wystarczyłoby co najwyżej na 2-3 lata.
Przy okazji, widać, że tak promowane przez rząd i lobby energetyczne współspalanie biomasy z węglem nie rozwiąże naszych problemów energetycznych, a tylko opóźni tak konieczną transformację energetyczną do naprawdę czystych i odnawialnych źródeł energii.
