Nasza cywilizacja „żywi się” energią. Zapotrzebowanie na energię stale rośnie. Powodem jest przede wszystkim wzrost populacji (od 1960 r. liczba ludzi na Ziemi wzrosła 2,5 raza!) i ciągłe podnoszenie średniego poziomu życia. Np. najwięcej energii elektrycznej na jednego mieszkańca (w tysiącach kWh rocznie) zużywa się w… Islandii (ponad 50), w krajach skandynawskich (~25-14 ), dopiero za nimi są USA ~13 ) i Japonia (~8), Niemcy (~7), Wielka Brytania (~5,5 ). W Polsce średnio zużywamy 4000 kWh „na głowę”:
( https://earthobservatory.nasa.gov i http://naukawpolsce.pap.pl ).
Na szczęście kraje zużywające najwięcej energii w dużej, a nawet przeważającej części korzystają z energii ogólnodostępnej (zwanej „odnawialną”) - geotermii, energii przepływającej wody oraz wiatru i bezpośrednio z energii słonecznej.
Ale „w kolejce” czekają np. kraje afrykańskie zużywające ok. 20-40 kWh „na głowę” rocznie i inne państwa „Trzeciego Świata). Czy mamy prawo zabraniać ich obywatelom podejmowania działań na rzecz poprawy komfortu życia, które są nierozerwalnie związane ze wzrostem zapotrzebowania na energię?
Powyższe dane obejmują jedynie zużycie energii elektrycznej – a do tego należy doliczyć ogrzewanie, transport (samochody, samoloty oraz statki – w tym wielkie wycieczkowce). Ludzkość zużywa ogromne ilości energii (w krajach wysokorozwiniętych większość idzie na polepszenie komfortu życia i „ku uciesze gawiedzi”), którą w większości pozyskujemy z procesów spalania.
Elektrownie klasyczne (węglowe, olejowe czy gazowe) i elektrownie jądrowe (wliczając w to planowane elektrownie wykorzystujące proces syntezy np. ITER) niewiele się w rzeczywistości różnią – ogrzewa się w nich wodę, która zamienia się w parę, a ta z kolei napędza turbiny. Żyjemy więc w wieku pary! Sprawność takiego procesu jest ograniczona i wynosi ok.40% (rekordowo ok. 60%) - musimy więc coś zrobić w pozostałą (i to sporą!) ilością ciepła. Konieczne jest więc intensywne chłodzenie elektrowni (oraz również silników spalinowych). A co się dzieje z tym „ciepłem odpadowym”? Cóż, odprowadzamy je do środowiska. W gorące lato nawet w Polsce wystąpiły trudności z chłodzeniem bloków energetycznych z powodu niskich stanów wody w rzekach.
W wyniku reakcji całkowitego spalania czystego węgla powstaje oczywiście CO2. W przypadku gazu ziemnego (metanu CH4) również powstaje CO2, ale dodatkowo ciepło uzyskujemy ze spalania wodoru (C + O2 → CO2 oraz 4H + O2 → 2H2O). Podobnie jest w przypadku innych węglowodorów (benzyna, olej) oraz spalania materii organicznej (drewno, biomasa itp.). Wkład w emisję CO2 na jednostkę uzyskanej energii cieplnej jest więc mniejszy w przypadku spalania węglowodorów niż w przypadku spalania czystego węgla, ale w zamian mamy emisję pary wodnej. Do tego oczywiście dochodzi problem zanieczyszczeń.
Spore znaczenie ma też urbanizacja powodująca powstawanie tzw. wysp ciepła – temperatura w mieście może być w nocy nawet o kilkanaście procent wyższa niż sąsiednim lesie. Przykładem moż być tokijska wyspa ciepła. W XX w. Tokio średnia wieloletnia temperatura września wzrosła z 21 do 24 C. Powoduje to wzrost liczby instalowanych klimatyzatorów – a więc znów wzrost zapotrzebowania na energię oraz ilości ciepła odprowadzanego do środowiska, czyli klasyczne dodatnie sprzężenie zwrotne.
Jedynym rozwiązaniem wydaje się być wykorzystywanie różnych form energii dostarczanej nam przez Słońce (energia wiatru i przepływającej wody to także forma przetworzonej w środowisku energii słonecznej) oraz maksymalna redukcja produkcji „na miejscu” - a przede wszystkim wykluczenie procesów spalania (CZEGOKOLWIEK !). Energia jądrowa (łącznie z termojądrową) niewiele się różni od klasycznej – nie emituje co prawda do atmosfery produktów spalania (CO2, H2O itp.) oraz dodatkowych zanieczyszczeń ale także wytwarza spore ilości ciepła „odpadowego”, które musimy odprowadzić do środowiska.
Konieczne jest rozwiązanie problemu magazynowania energii – dobrym kierunkiem wydają się być elektrownie szczytowo-pompowe (Żarnowiec - moc 715 MW pojemność rezerwowa 3600 MWh, Porąbka-Żar 500 MW), w których sprawność magazynowania energii wynosi od 70 do 85%. Okupione to jest sporymi kosztami, ale te rozwiązania wydają się niezbędnym buforem w przypadku przestawiania się na energię ogólnodostępną. Elektrownia w Żarnowcu miała być w założeniu buforem dla planowanej w pobliżu elektrowni atomowej (1600 MW), której budowy zaniechano w wyniku syndromu czarnobylskiego i po której pozostały nam ruiny niedokończonych budynków.
Czy jednak technika zdoła uporać się z ciągłym przyrostem ludności Ziemi oraz wzrostem jej potrzeb i aspiracji co skutkuje ciągłym zwiększaniem się nacisku na środowisko? Bardzo wątpię czy starczy nam na to czasu i ochoty!
