Artykuł opublikowany pod adresem:     http://gigawat.net.pl/article/articleprint/1159/-1/83/

Jaka energia w XXI wieku?
Informacje Numery Numer 01-02/2008

Autor: prof. zw. dr hab. Włodzimierz Kotowski

Data publikacji: 13.02.2008 02:28

Decydującym czynnikiem w określaniu źródeł pozyskiwania nośników energii w bliższej i dalszej perspektywie jest zwiększające się zaludnianie naszej planety. Do roku 2050 będzie nas na tej ziemi prawie 9 miliardów, tj. trzy razy tyle, ile było przed stu laty.

W dodatku z pokolenia na pokolenie wzrasta silnie średnie zużycie energii na przeciętnego człowieka. Odczuwa się to szczególnie teraz w ramach rozwijającej się globalizacji oraz intensywnego rozwoju przemysłu w Chinach i Indiach. Aktualnie sektor światowego transportu (łącznie z morskim oraz lotniczym) zużywa połowę wydobywanej ropy.

Szacuje się, że globalna ilość pojazdów samochodowych na świecie – dziś wynosząca 800 mln – ulegnie podwojeniu do 2030 roku.

Rozwój lotnictwa szacuje się na 5% rocznie, co oznacza jego podwojenie na przestrzeni 15 lat.

Tymczasem w latach 1960–2000 zużycie ropy:

- w USA uległo podwojeniu,

- w Europie wzrosło czterokrotnie,

- w obszarze Pacyfiku powiększyło się aż dziesięciokrotnie.

W skali światowej zapotrzebowanie na energię będzie w latach 2000–2010 wzrastało o średnio 1,2% rocznie, a w okresie 2010–2030 o około 0,7% rocznie. Trzeba w tym miejscu podkreślić ogromne różnice w zaludnieniu oraz w zużywaniu energii między krajami uprzemysłowionymi, a rozwijającymi się, co ilustruje rys. 1. Czołowe kraje gospodarki światowej zużywają ponad połowę wszystkich nośników energii, mając tylko 15% zaludnienia planety. Same tylko USA, mając 5% światowego zaludnienia, zużywają aż 26% wydobywanej z wnętrza naszej planety ropy.

Perspektywiczne źródła pokrycia światowych potrzeb na nośniki energii

Dziś największy udział w zaspokajaniu światowych potrzeb na nośniki energii ma ropa i to na poziomie 41%. Następnie węgiel kamienny w wysokości około 20% – przy czym czołową jest jego pozycja w wytwórczości energii elektrycznej na naszej planecie. W tej dziedzinie kolejne miejsca zajmują gaz ziemny, energetyka jądrowa, a po niej energia wody, co doskonale ilustruje rys. 2. Na tym rysunku widać wyraźnie, że już w następnych latach rola nieodnawialnych nośników energii będzie malała – gdyż szybko obniżają się ich zasoby i rosną koszty wydobycia. Tymczasem odnawialne nośniki energii – co uwidacznia rys. 3 – stoją do dyspozycji ludzkości w ogromnych ilościach w porównaniu do naszych potrzeb. Wszystkie one bazują na emitowanej na ziemię energii słońca, której wielkość przewyższa 15 000 razy obecne zapotrzebowanie na nośniki energii mieszkańców naszej planety.

Zastępując nieodnawialne nośniki energii odnawialnymi, obniża się emisję dwutlenku węgla do atmosfery. Tymczasem w tym obszarze ogólnoświatowe uzgodnienia obejmują obniżkę emisji CO2 do atmosfery o 50% (w porównaniu z rokiem bazowym 1990) do polowy XXI wieku, gdyż jest to strategicznie ważny warunek wstrzymania negatywnych zmian w klimacie ziemi.

Wytwarzanie energii elektrycznej z odnawialnych nośników energii

Dziś czołową pozycję w tej grupie zajmuje energia wody, którą stosuje się do napędu elektrogeneratorów niemal od początków ich seryjnej budowy. Należy do najtańszych i harmonizuje ze środowiskiem.

Energetyczne wykorzystanie biomasy winno już w najbliższych dziesięcioleciach zaowocować odczuwalnym rozmiarem w zastępowaniu nieodnawialnych nośników energii. Uzyskuje się ją z energii słonecznej, jest magazynowalnym paliwem, które w dodatku łatwo przetwarza się w inne rodzaje energii. W jej obszarze prowadzi się rozległe prace badawczo-wdrożeniowe: od zakładania wysoko-wydajnych plantacji roślin energetycznych, poprzez ich zgazowywanie, do stosowania w kogeneracyjnych elektrociepłowniach z mikroturbinami gazowymi, silnikami Stirlinga oraz ogniwami paliwowymi. Z biomasy wytwarza się paliwa silnikowe wg rozmaitych technologii. Najważniejsza obejmuje zgazowanie drewna i słomy, aby następnie mieszaninę CO + H2 przetworzyć w benzynę, paliwa odrzutowe oraz olej napędowy wg know-how Fischera-Tropscha. W Polsce energetyczny potencjał biomasy szacowany jest na powyżej 10% obecnego zapotrzebowania nośników energii.

W ostatnim 15-leciu najwyższą dynamikę przyrostu mocy obserwuje się w nowo wznoszonych parkach elektrowni wiatrowych. Oprócz realizowanych inwestycji tylko w obszarze Morza Północnego oraz Morza Bałtyckiego w latach 1991-2004 dokumentuje poniższa tabela 1 oraz rys. 4.

Tabela 1

Wybudowane parki wiatraków energetycznych w latach 1991-2004 we wschodniej części Morza Północnego i zachodniej części Morza Bałtyckiego.


Rok uruchomienia Kraj Projektant,

inwestor 		Zainstalowana moc;

MW
1991 Dania Vindeby 5,0
1994 Holandia Lely 2,0
1995 Dania Tonø Knob 5,0
1996 Holandia Dronten 16,8
1998 Szwecja Bockstigen 2,8
2000 Anglia Blyth 4,0
2000 Szwecja Utgrunden 10,1
2001 Dania Middelgrunden 40,0
2001 Szwecja Yttre Stengrund 10,0
2002 Dania Horns Rev 160,0
2003 Dania Frederikshavn 10,6
2003 Dania Nysted 165,6
2003 Dania Samsø 23,0
2003 Irlandia Arklow Bank 25,2
2003 Anglia North Hoyle 60,0
2004 Anglia Scroby Sands 60,0
2004 RFN Ems-Emden 4,5
RAZEM 604,5


Źródło: Unternehmensangaben w “Sonne Wind & Wärme“, 57,2,2005 r.

Obecnie budowane wiatraki energetyczne osiągają już moc aż 5 MW. Wg rys. 3 dostępne moce energii wiatrowej są gigantyczne w porównaniu z zapotrzebowaniem na media energetyczne przez mieszkańców ziemi.

Tymczasem rozbudowa elektrowni geotermalnych wg schematu na rys. 5 jest obecnie na naszej planecie, w porównaniu z budową wiatraków energetycznych mniej jak skromna. Natomiast geotermia stawia do naszej dyspozycji pokaźne moce i to z równomierną dostawą każdej doby przez cały rok – niezależnie od warunków atmosferycznych. Atrakcyjność budowy elektrowni geotermalnych wzrosła z chwilą uruchomienia turbiny cyrkulującym amoniakiem, a nie wodą. Na turbinę – sprzężoną z elektrogeneratorem – kieruje się amoniak o temperaturze około 100 st. C. Największe pokłady źródeł geotermalnych są w Islandii, a Polska ma ich więcej niż inne kraje na kontynencie europejskim.

Największy potencjał wśród odnawialnych nośników energii tkwi w promieniowaniu słonecznym, co doskonale ilustruje rys. 3.

Fotowoltaiczna konwersja energii przez baterie słoneczne dla bezpośredniej wytwórczości energii elektrycznej znalazła szeroki front badawczo-wdrożeniowy w Środkowej Europie, Japonii oraz w USA dopiero od minionej dekady.

W szerokim zastosowaniu są ogniwa krzemowe oraz cienkowarstwowe, których sprawność przekracza już 20%. Działania badawczo-wdrożeniowe koncentrują się nad wydłużaniem ich żywotności (do ponad 25 lat) oraz podwyższeniu sprawności do około 40%.

Równolegle rozpracowuje się różnorakie technologie kolektorów słonecznych – budując na ich bazie ciepłownie oraz elektrownie.

Na rys. 6 prezentuje się największy budynek w Manchester (Anglia), którego fasadę wyłożono bateriami fotowoltaicznymi. Najważniejszym jest fakt, że nie jest to odosobniona inwestycja w Europie – a jedna z bardzo wielu.

W podsumowaniu stwierdza się, że kraje wysoko uprzemysłowione traktują działania badawczo-wdrożeniowe jak i inwestycje w obszarze rozwoju energetyki na bazie odnawialnych nośników energii jako zadania strategiczne o najwyższym priorytecie.




| Powrót |

Artykuł opublikowany pod adresem:     http://gigawat.net.pl/article/articleprint/1159/-1/83/

Copyright (C) Gigawat Energia 2002