Pytanie o możliwość zaspokajania potrzeb energetycznych naszej dzisiejszej cywilizacji przemysłowej jest zasadniczym pytaniem o przyszłość. Nas i cywilizacji. Zasoby energii kopalnej kiedyś się skończą, bo muszą, to wynika z samej ich istoty.
Spora grupa osób jest przekonana, że nie ma wyjścia z tej sytuacji i należy podtrzymywać to, co jest, za pomocą wszelkich, nawet skrajnie niszczących środowisko sposobów podtrzymania cywilizacji opartej na paliwach kopalnych.
Jednak pewna, choć na szczęście coraz istotniejsza część ludzkości ,konsekwentnie odchodzi od paliw kopalnych. Czasem ta polityka ma na celu niezależność energetyczną, czasem ideologię, a czasem szybkie efekty społeczne lub ekonomiczne.
Odpowiedzieć wielokrotnie na pytanie, czy ewentualny spadek zużycia paliw wynika z recesji czy oszczędności.
Trzeba się mocno przypatrzeć szczegółom, żeby zauważyć, które kraje prowadzą taką politykę skutecznie.
Podkreślę raz jeszcze o czym pisać nie będę:
– o tym, że można dziś wprowadzić kartki na paliwo, 10 litrów miesięcznie, a jak się nie podoba, to komunikacja publiczna taka jaka jest dziś
– temperatura maksymalna w mieszkaniach 13 stopni i sprawa załatwiona. Koniec bloga i tematu.
Jednakże nie o to chodzi. Nie chodzi też o opowiadanie o jakichś technologiach, które kiedyś mogą działać i rozwiązać wszystko, a na razie ich nie ma. Chodzi mi o opisanie w jednym miejscu rzeczy, które działają dziś, są wdrożonymi lub wdrażanymi technologiami działającymi na skalę przemysłową, a wartymi światowego upowszechnienia.
Da się, i to bez przerabiania żywności na paliwa, a przynajmniej bez zwiększania dzisiejszego przerobu żywności na paliwa.
Przejdźmy do planu nieco bardziej szczegółowego.
Zużycie paliw kopalnych można prawie zupełnie podzielić na 4 kategorie:
1. Ogrzewanie i przygotowywanie c.w.u. (ciepła woda użytkowa), z wyłączeniem pary w procesach technologicznych.
2. Produkcja elektryczności.
3. Zużycie w procesach przemysłowych oraz synteza chemiczna.
4. Transport.
Każda z powyższych kategorii wymaga wielu stron szczegółowego omówienia i planowania. Dla opisu całości rewolucji,potrzeba również oszczędności na znaczną skalę, ale w miejscach, które są możliwe bez obniżania poziomu życia, tak jak np. lepsza izolacja termiczna mieszkań. Ta izolacja, poprawnie zrobiona, komfort raczej podwyższa, a przy okazji oszczędza energię.
Nawet jeśli do ogrzewania wykorzystujemy zasoby odnawialne (czyli drewno), to i tak dzięki oszczędności to samo drewno może być wykorzystane w inny sposób, np. spalone w celu wytwarzania prądu. Oczywiście, w wypadku kraju takiego jak Polska, próba bezmyślnego i natychmiastowego zastąpienia węgla w całości drewnem skończy się bardzo szybko bardzo piękną katastrofą.
Postępem na drodze do niezależności jest nie tylko oszczędzanie i substytucja paliw kopalnych przez energię odnawialną ale także, wydawałoby się absurdalne z tego punktu widzenia, zastępowanie jednych paliw kopalnych innymi. Konkretnie zastępowanie trudnych do wytworzenia w odnawialny sposób tymi łatwymi do wytworzenia. Olej w odnawialny sposób jest trudno wytworzyć. Trudno nie w sensie technologicznym, bo to łatwo. Niemniej potrzebne areały, nawożenie, koszty uprawy czynią pomysł przeniesienia się na biopaliwa kompletnie nierealnym, bez żadnych radykalnych zmian. Dla przykładu, nawet Argentyna, największy światowy eksporter oleju i biopaliw, z relatywnie niewielką czterdziestomilionową populacją, może zastąpić tylko ok 1/2- 2/3 krajowego zużycia diesla.
Gaz jest znacznie prostszą sprawą. Możliwa do uzyskania ilość biometanu jest wielokrotnie większa od możliwej do uzyskania ilości biodiesla w każdym kraju, zwłaszcza, że jako surowiec mogą w znacznej części służyć ścieki i odpady.
Możliwość wykorzystania chwilowych nadwyżek prądu z sieci, wywołanych przez nadprodukcję z wiatru czy słońca, jest krokiem we właściwą stronę, nawet jeśli chwilowo jest to korzystanie z nocnej taryfy na elektryczność. W przyszłości, przy zmiennych cenach prądu z wiatru i słońca umożliwi to lepsze działanie sieci energetycznej, która to sieć jest wartościową częścią infrastruktury.
Każda zmiana używanej energii w łańcuchu olej (lub benzyna) -> gaz -> węgiel lub łatwo regulowany i przerywany pobór elektryczności, jest dobra. To wbrew pozorom też część rewolucji energetycznej. Dwa przykłady:
1. Kupienie benzyny w Buenos Aires nie jest taką prosta sprawą. Nie z powodu ograniczeń, czy przepisów. Po prostu, olbrzymia większość samochodów benzynowych używa jako paliwa wyłącznie gazu ziemnego, w związku z czym benzynę sprzedaje zaledwie co 3-4 stacja.
2. W Danii od zeszłego roku jest zakazane instalowanie w nowych budynkach ogrzewania olejowego lub gazowego. Dokładniej rzecz ujmując: gazowe może być, jeśli jest to biogaz. Oraz chyba także od przyszłego roku przy remontach będzie istniał obowiązek zmiany sposobu ogrzewania.
W ten sposób jesteśmy przy kolejnej sprawie, czyli dobrych wzorcach. Spójrzmy jeszcze raz na punkty wyżej:
1. Ogrzewanie: dobre wzorce organizacyjne to Islandia, niemniej w tym wypadku to kwestia bogactw naturalnych i łatwości geotermii (choć świetnie ją wykorzystują), oraz Dania, absolutny lider, bez żadnych łatwych do wykorzystania zasobów, a poziom niezależności Danii od surowców kopalnych rośnie błyskawicznie. I bynajmniej nie chodzi o biomasę.
W Danii dzielnie rosną instalacje do ogrzewania słońcem domów w zimie. Czy ktoś kiedyś widział słońce w Danii w zimie? A lepsze efekty taniej i na większa skalę uzyskały Chiny, choć w tej dziedzinie – zmniejszania energochłonności ogrzewania – wzorce z Polski są całkiem dobre i warte upowszechnienia.
2. Elektryczność – w miarę wiadomo, że Brazylia w tym wyścigu nie uczestniczy, choć ich jakość sieci energetycznej jest wzorem, ponieważ mają wystarczające zasoby hydro. Dania i Niemcy – liderzy w energetyce słonecznej i wiatrowej. Lepsze efekty taniej i na większa skalę to Chiny.
3. Procesy przemysłowe: tutaj ścieżka oszczędzania energii jest najbardziej zaawansowana w Danii, ale prawie tak dobre efekty osiągają taniej Chiny, następnie Niemcy – przy czym dla Niemiec energia dla przemysłu jest tak tania, że bez przymusu administracyjnego niewiele jest robione.
Synteza chemiczna to Niemcy, Brazylia i tu nie wiem, ale zapewne dość zaawansowane są Chiny.
4. Transport – czyli największa i najbardziej skomplikowana część. Skomplikowana, bo na pierwszy rzut oka brak alternatyw dla silnika wewnętrznego spalania. Na drugi rzut oka widać alternatywy, ale kosztem jakichś absurdalnych i niemożliwych do wykonania inwestycji. Na trzeci rzut oka wszystko staje się proste. Obiecuję przekazać jak najwięcej.
W rożnych działkach transportu (towarowy, osobowy, lokalny, dalekobieżny) konieczne są różne rozwiązania wzajemnie się uzupełniające w ramach systemu. W działce miejski transport publiczny state of the art są to niektóre miasta Am. Południowej, zasadniczo Brazylia, ale hiszpańskojęzyczne też. Reszta świata powinna zamknąć dzioby i kopiować. Chyba, że ma się naprawdę góry forsy – wtedy wzorem może być Zurich.
Jeśli chodzi o wprowadzanie roweru jako normalnego środka transportu w zamożnym społeczeństwie, to mówimy o doświadczeniach Danii, a zwłaszcza Holandii i są one bezcenne. Ostatnio do Kopenhagi wpadła uczyć się delegacja z Chin. Jak się jeszcze tego nauczą, to wszystkie rozwiązania nowoczesnego transportu można będzie i należy kopiować z Chin. Pewien paradoks – nieprawdaż? Chińczycy największy problem mają z włączeniem rowerów jako transportu miejskiego.
I to by było na tyle. Jedyne dwa kraje, które prowadzą systemową politykę zmniejszania zależności, to są Dania i Chiny. Aaaa – jeszcze Aruba chce zaprzestać używania paliw kopalnych do 2020. Ale oni kupują cały gotowy system z Chin….
rewolucja energetyczna 
Na początku lat 90 ubiegłego wieku Duńczycy już używali paliw kopalnych (gazu) do produkcji energii elektrycznej w „mini elektrociepłowniach” domowych. Ogrzewanie domów realizowano ciepłem odpadowym uzyskanym z turbin gazowych. Co ciekawe, tak świetny mieli już wtedy system elektroenergetyczny, że wszystkie te mini generatory pracowały „na sieć”. Grupa DANFOS jeszcze przed II wojną zajmowała się racjonalnym wykorzystaniem energii. Z DANFOSEM coraz bardziej wiążą się firmy polskie, co może tylko poprawić sytuację Polski w racjonalizacji gospodarki elektroenergetycznej w Polsce.
Nie możemy więc lekceważyć pozytywnych zmian na rynku elektroenergetycznym w Polsce. Porównując okres 1989 – 2000, w wyniku prostej modernizacji sieci ciepłowniczych i usprawnienia kotłów w większości firm zajmujących się produkcją ciepła do ogrzewania lokali mieszkalnych i usługowych nastąpił spadek zużycia węgla wg mojej oceny więcej niż 30%. Samo stosowanie rur preizolowanych pozwoliło na dużą oszczędność ciepła oraz kosztów eksploatacyjnych i inwestycyjnych. Modernizacja i automatyzacja węzłów cieplnych również przy pomocy urządzeń firmy Danfos to kolejne oszczędności w zużyciu węgla kamiennego w ciepłownictwie komunalnym.
O grupie DANFOS http://www.danfoss.com/NR/rdonlyres/B3C6E64A-23F4-4D1E-A7E5-E8890D9CD9EE/0/Danfoss2011.pdf
z tymi Chinami to mnie zaskoczyłeś, ja niedoinformowany raczej żyłem wizją nieuchronnego upadku Chin z racji peak oil wieszczonego na co poniektórych stronach…
ogrzewanie słoneczne w Danii – czy to znaczy, że powinienem namawiać rodzinę żyjącą w domu jednorodzinnym (na wsi – bez miejskiego CO) do rozważenia montażu paneli? (w końcu skoro w Danii się opłaca, to chyba u nas tym bardziej..?!)
co do rowerów, eh,.. myślę że to częściowo też problem mentalności, jestem pan i się pokażę w mojej furze, precz z hipisami zawalidrogami na rowerach – swego czasu dużo komentarzy w tym tonie na pewnym regionalnym forum GW przy wpisach poświęconych rowerom w mieście…..
denerwuje mnie to gadanie że w Polsce się nie da, bo klimat zły, że deszcz pada, i dlatego nie – że niby w Danii jest cieplej, albo w Holandii deszcz nie pada?
a co takiego drogiego w rozwiązaniu z Zurychu?
Jaki koniec zasobów kopalnych?
http://en.wikipedia.org/wiki/Methane_clathrate
To naprawdę lepiej spalić zamin zrobi kuku.
Z małymi turbinami ciekawa sprawa. Muszę poszukać jak małych używają. Choć tak do 1 MW sensowniejszym rozwiązaniem technicznie jest maszyna parowa, ale w tej działce rynek jest tak mały, że wszystko robi się na zamówienie i ja wiem o zaledwie 2 producentach nowoczesnych maszyn parowych na świecie (poważnej mocy, a nie zabawek).
Z Chinami sam się zdziwiłem jak to podsumowałem. O Chinach słyszeliśmy powszechnie tylko np. o programie szybkiej kolei, ale oni teraz na taką skalę przebudowywuja wszystko. To są naprawdę niewyobrażalne ilości, w każdej dziedzinie oszczędności energii kopalnej..Stąd też te rosnące zadłużenie. To w większości są inwestycje i to bezpośrednio skutkujące poprawą niezależności energetycznej.
Zresztą kilkukrotnie przy tych moich badaniach byłem kompletnie zaskoczony wynikami, bo okazywały się sprzeczne z intuicją, a raczej tzw. oczywistymi rzeczami.
A rower to przede wszystkim sprawa bezpiecznej infrastruktury. Nie można rozsądnie wymagać odwożenia dziecka do szkoły rowerem, jeśli ryzykuje się co dzień życie w ruchu z samochodami jadącymi 90 km/h. Tak nie będzie powszechnego przyjeżdżania do biur, jeśli w firmie nie ma przebieralni i prysznica. Będzie infrastruktura- ludzie się sami przesiądą. Stopniowo
Zurych- komunikacja oparta na transporcie szynowym obejmującym całe miasto. Zbudowanie, a nawet całkowita modernizacja takiego systemu są to pieniądze poza zasięgiem większości miast świata..
To jest akurat IMO jeden z najpoważniejszych argumentów, aby wejść na jak najszybszą ścieżkę odchodzenia od paliw kopalnych- tu akurat zmniejszania emisji CO2
Jest kilka dodatkowych i może nieco egzotycznych aspektów przechodzenia na OZE. Poniżej z marszu moje przemyślenia w punktach do ew. rozwinięcia.
a) Konieczna zmiana metody produkcji nawozów azotowych i środków ochrony roślin.
Pomimo mody na żywność „eko”, nawozy azotowe oraz środki chemiczne ochrony roślin (pestycydy, fungicydy, herbicydy) są podstawowym czynnikiem produktywności w rolnictwie. Bez tego nie ma mowy o utrzymaniu populacji jaką mieliśmy nawet 20 lat temu, nie mówiąc o obecnej i spodziewanych wzrostach. Obie kategorie są pozyskiwane z surowców kopalnych, nawozy z gazu ziemnego a chemia rolna z ropy. Odejście od paliw kopalnych to nie tylko OZE i smartgrid ale równoległa rewolucja w rolnictwie, pewnie włączając w to nowe techniki uprawy bezpługowej jako wydajniejszej energetycznie. Wg mnie nie do zrobienia bez zmiany przyzwyczajeń, odejścia od mięsa itp.
b) Konieczność przejścia na długowieczne przedmioty: samochody, lodówki, młynki do kawy, żarówki, komputery, routery… wszystko! Z trzech powodów: po pierwsze produkcja jest diabelnie energochłonna i surowcochłonna, po drugie recycling jest energochłonny, po trzecie energochłonny jest serwis, logistyka, wymiana, dokupowanie części i akcesoriów. Tu nie chodzi o to, czy prąd do suszarki jest z OZE czy węgla, chodzi o to, że rynek przedmiotów skurczy się 10x a ceny wzrosną. Ile zniknie etatów: monterów, logistyków, kierowców, sprzedaców, kurierów, serwisantów… Znów – taka zmiana to niemożliwość utrzymania obecnej liczby etatów i w rezultacie populacji.
c) I może najmniej bolesne, choć patrząc na ludzi wokół, można mieć inne zdanie. Konieczność dramatycznych zmian przyzwyczajeń, głównie wokół tego, że coś jest wygodne oraz dostępne „tu i teraz”. Poważnie ograniczone może być: jazda własnym samochodem „po bułkę”, suszenie prania w suszarce elektrycznej (bo nie ma suszarki), oferty lotnicze „last minute”, gorące hotdogi na każdej stacji paliw, używanie jednorazowych przedmiotów: tacki, kubki, obrusy, serwetki, pieluchy, butelki, puszki, baterie, wkłady do golenia i drukarek oraz 1000 innych rzeczy. Czy dziś ktoś pamięta, że były chusteczki do nosa wielorazowego użytku? Że na ulicy piło się sok z saturatora ze szklanych kubeczków? Że pranie robiło się raz na tydzień? Implikacje są poważne i dotyczą nie tylko przyzwyczajeń każdego człowieka ale także produkcji, administracji i w ogóle prowadzenia businessu. Zróbmy eksperyment, od rano do wieczora, jak wygląda nasz dzień… i czego zabraknie.
Dziękuję autorowi za ciekawe artykuły i szerokie spojrzenie oparte na twardych danych. Przy okazji, będę wdzięczny za mały „research” dotyczący perspektyw energetyki jądrowej opartej na torze.
Pozdrawiam autora i czytelników.
WG
Co do namawiania rodziny. Cóż tego typu instalacje mogą być naprawdę fantastyczne na skale całej wsi, nawet miasteczka czy osiedla. I wtedy efekty są znacznie lepsze niż cokolwiek co można zrobić w pojedynczym domu. Ale do tego jest potrzebna zgoda i zaufanie społeczne, czego w Polsce nie ma, więc pozostaje robić samemu…
A namawiać- moim zdaniem tak. Jeśli ma to wyraźny sens finansowy to oczywiście, jeśli jest na granicy, to przede wszystkim jest to moralnie słuszne działanie. Oraz antyrosyjskie 🙂
Metan ma podobno 22 razy większy potencjał cieplarniany. O ile tzw. efekt cieplarniany naprawdę istnieje.
Właściwie to masz rację, z punktu widzenia czystego globalnego ocieplenia, jeśli hydraty mają się same uwalniać, to lepiej je spalić. Problem, jak z wszystkim polega na infrastrukturze. Mamy dzisiejsze kopalnie i nie mamy żadnej wielkiej infrastruktury do hydratów. Zanim się to zrobi to minie 15 lat. j
Komercyjne mikroturbiny na chwile obecną: http://www.capstoneturbine.com/prodsol/products/ – dominujący gracz na rynku, inni wytwórcy porównywalne urządzenia. Niestety cena coś około 1000$ za kW i taniej raczej nie będzie – część mechaniczna urządzenia jest bardzo skomplikowana. Badania na budową mniejszych urządzeń do kilku watów…
Łatwiej wiercić w skale czy nurkować? Hydrat jest podobno łatwiejszy do transportu niz skroplony gaz.
Metan jest silniejszym gazem cieplarnianym niż ditlenek węgla, spalając go więc zmniejszamy antropogeniczne globalne ocieplenie (przy założeniu, że istnieje coś takiego jak „istotny wpływ działalności człowieka na globalny klimat”).
Problemem jest wydobycie go z dna. Miejscami są to nawet kryształy, wyciągają na powierzchnię zmniejszamy działające na nie ciśnienie. I problemy się zaczynają.
Nic nie jest łatwe na wielkoprzemysłową skalę. Budowa owego typu statku trwa lata- projekt, budowa, próby, poprawki. Budowa w skali nowego przemysłu to jest gigantyczne wyzwanie, dlatego zmiany źródeł energii trwają dziesięciolecia. Hydraty może i warto spalić, ale niemożliwym jest teraz przestawienie się na ich masowe wydobycie. A wydobycie gazu na morzu to następne horrendalne koszty- albo skraplania, albo rurociągów pod powierzchnią, albo przerabiania na płyn, albo pływająca fabryka amoniaku. Wszystko możliwe, tylko astronomicznie kosztowne nawet na niewielką skalę.
To nie są sprawy egzotyczne, tylko bardzo poważne problemy do rozwiązania, bez tego całej rewolucji się nie da przeprowadzić i mam nadzieję dokładnie rozwinąć w przyszłości każdy z tych tematów.
a) Co do diagnozy i konieczności równoległej rewolucji rolniczej – zgoda. Ale IMO powinna ona przebiegać w stronę większego recyclingu składników mineralnych- czyli np. oczyszczania ścieków do poziomu bezproblemowego ich wykorzystania w rolnictwie (zdaje się, ze to już w Polsce się dzieje). Ale i tak nawozy azotowe są i będą niezbędne. Tylko gaz ziemny wcale nie jest do ich produkcji niezbędny. Służy on tylko jako najtańsze dostępne źródło wodoru. Równie dobre, a nawet znacznie lepsze źródło to elektroliza, która ma bardzo poważne zalety: 1. daje czysty wodór i odpada bardzo kosztowny proces oczyszczania z CO. Dzięki temu można je budować na skale, powiedzmy powiatową. A elektroliza się świetnie nadaje do odbioru chwilowych nadwyżek z sieci energetycznej, usprawniając energetykę OZE. O reszcie chemia rolniczej wiem za mało, ale to już nie są tak istotne ilości.
b) To też jest bardzo poważna sprawa, ale mi wydaje się, że nie taki duży problem. Generalnie OZE są w każdym właściwie miejscu bardziej pracochłonne. Dania, Niemcy i Chiny są to kraje w których obecnie nie istnieje problem bezrobocia i jak najbardziej ma to związek z ilością pracy w całym sektorze energii odnawialnych. Ale to wymaga osobnego potraktowania.
c) To jest bardzo proste, jak sie to wszystko robi we właściwej kolejności. NAJPIERW musi istnieć porównywalna alternatywa, potem prosimy o korzystanie, potem dopiero lekki przymus ekonomiczny, a prawny tylko jeśli to absolutnie niezbędne. Chodzi mi o to, że najpierw powstaje dobra i bezpieczna ścieżka rowerowa, potem zaczyna pierwsza z niej korzystać władza, potem rosną koszty użytkowania samochodu, a dopiero na końcu znika większość miejsc parkingowych pod sklepem z bułkami. Dania czy Holandia pokazują, że powyżej pewnego procenta rowerzystów, wszyscy zaczynają dbać o równość na ulicach, uspokojenie ruchu samochodowego, ogólnie większe bezpieczeństwo, co się przekłada na dłuższy czas jazdy samochodem i bardzo szybko jest porównywalny z rowerem. Kto lubi to nadal jeździ po bułki samochodem, tylko wtedy on jest odbierany ja dziwak. To oczywiście musi trwać, ale ta metoda jest chyba najlepsza, a mi nie chodzi o to, aby ludzie przymusowo rezygnowali z komfortu, tylko aby dostarczyć alternatywę, która będzie lepsza.
Ja jestem przekonany, że tak powolny rozwój eko-energii, eko-paliw (bo w moim mniemaniu jest to kwestia kilku lat) to efekt bardzo licznego i wpływowego lobby, gdyby tak świat to co przeznacza na głupoty przeznaczył w przedsięwzięcia ekologiczne, każdy miałby prąd, każdy by miał jedzenie, a planeta na której żyjemy nie umierałaby w takim tempie jak teraz.