Czy „odnawialne” źródła energii faktycznie istnieją?

Każdego dnia korzystamy z różnych form energii. Należy do nich energia elektryczna, cieplna i mechaniczna. Nie zastanawiamy się jadąc samochodem, oglądając telewizję czy odkręcając korek z ciepłą wodą, z jakiego źródła pochodzi energia, z której w danej chwili korzystamy. W większości przypadków jest to energia z konwencjonalnych źródeł, takich jak ropa naftowa, gaz ziemny, węgiel kamienny i brunatny. Jednocześnie coraz głośniej mówi się o tym, że źródła te są na wyczerpaniu i ich nadmierna eksploatacja spowoduje, że za parę lat staną się źródłami „historycznymi”. Ta sytuacja zmusza nas do poszukiwania nowych źródeł energii, które będą nie wyczerpalne lub będą „odnawiały się”. Okazuję się, że jak się dobrze poszuka to takowe można znaleźć.

Sprawdzając definicję odnawialnych źródeł energii w Internecie jako pierwszy wynik pokazuje się wytłumaczenie z  polskiej Wikipedii, która podaje:

„Odnawialne źródła energii to takie źródła energii, których wykorzystywanie nie wiąże się z długotrwałym ich deficytem, ponieważ ich zasób odnawia się w krótkim czasie.” Skoro istnieją źródła, które są „odnawialne” to dlaczego by z nich nie skorzystać. Większość z nas myśli sobie, że to bardzo dobry pomysł. Przecież konwencjonalne źródła są na wyczerpaniu, a oprócz zastosowania w energetyce wykorzystuje się je jako substraty leków i kosmetyków. Zgodnie z powszechnie przyjętą konwencją do odnawialnych źródeł energii zaliczamy: Słońce, biomasę, geotermię, wiatr i wodę. Jak powiedział kiedyś Albert Einstein czas i przestrzeń to pojęcia względne. Co kryje się więc za sformułowaniem w krótkim czasie i co oznacza owa odnawialność?

Na początku przyjrzyjmy się poszczególnym „odnawialnym” źródłom energii. Jednocześnie zastanawiając się czy zostały zaliczone w sposób uzasadniony do tej grupy.

Aby powstała jakakolwiek forma energii na Ziemi potrzebne jest Słońce. A Słońce to przecież gazowa kula w której wnętrzu zachodzą reakcje termojądrowe. Jedną z reakcji jest fuzja termojądrowa podczas której dochodzi do powstania jądra helu z czterech protonów. Masa jednego jądra helu jest mniejsza o 71% od masy czterech nukleonów. Taki ubytek masy odpowiada energii około 27MeV. Korzystając z zasady równoważności masy i energii z kalkulacji wynika, że Słońce w trakcie swojego życia traci około 400 mln kg/s. Co wskazuje na to, że Słońce kiedyś zgaśnie stanie się tak gdy jego masa będzie zbyt mała, aby mogły zachodzić reakcje egzoenergetycznwe w jego jądrze. Tu pojawia się właśnie względność czasu. Porównując czas życia, jaki pozostał Słońcu zanim stanie się białym karłem do przeciętnej długości życia ludzkiego wydaje się, że będzie ono świecić „wiecznie”. Czy zatem zaliczenie energii słonecznej do energii odnawialnej jest logiczne? Odpowiadam – nie jest. Słońce ciągle traci swoją masę, zużywa swoje paliwo. Nie ma możliwości, aby zaszły reakcje, które spowodują zwiększenie masy Słońca, co skutkowałoby podtrzymaniem zachodzących reakcji. W tym momencie okazuje się, że energia słoneczna nie jest odnawialna.

Kolejne „odnawialne” źródło energii to energia wody. Mamy na myśli tutaj energię mechaniczną płynącej wody, energię pływów mórz i oceanów. Wydawałoby się uzasadnionym użycie terminu źródło odnawialne. Woda w rzekach cały czas płynie, fale na morzach i oceanach również występują nieprzerwanie. Ale, czy oby na pewno tak jest. Można by założyć czysto teoretycznie, że woda może kiedyś wyparować. Obserwując zmiany klimatyczne, jakie zachodzą na naszej planecie nie jest to sytuacja niemożliwa. Wysychają źródła rzek. Obserwuje się spadek poziomu rzek w korytach. Zmniejszają się masowe natężenia przepływu. To skutkuje mniejszą ilością energii, jaka jest niesiona przez rzekę. Biorąc pod uwagę te wszystkie czynniki sklasyfikowanie energii wody, jako energii odnawialnej nie jest uzasadnione.

Energia wiatru jest w jakimś stopniu powiązana z energią słoneczną. Jedną z przyczyn powstawania wiatru jest nagrzewanie przez Słońce zbiorników wodnych, które w nocy oddają zgromadzone ciepło, powstaje różnica ciśnień będąca przyczyną powstawania wiatrów. Kolejną przyczyną jest ruch obrotowy Ziemi. Wiatr jest składnikiem pogody, a pogoda jest zawsze. Można by w tym przypadku uznać spór za nierozstrzygnięty. Jednak traktując wiatr jako czynnik zależny od Słońca jest również źródłem nie odnawialnym.

Do „odnawialnych” źródeł energii zaliczono także biomasę. Do celów energetycznych można wykorzystać następujące postacie biomasy:

  • drewno odpadowe (odpady powstające podczas produkcji w przemyśle drzewnym, zużyte opakowanie drewniane, gałęzie z przycinek leśnych),
  • plony z plantacji roślin energetycznych,
  • słomę (zbożową, z roślin oleistych i strączkowych oraz siano),
  • odpady organiczne (gnojowica, ścieki, odpady z przemysłu celulozowo-papierniczego, makulaturę, odpady organiczne z cukrowni, gorzelni i browarów),
  • biopaliwa (oleje roślinne zarówno świeżo tłoczone jak i zużyte),
  • biogaz.

Znając definicję biomasy zastanówmy się, czy faktycznie zaliczyć ją można do źródeł odnawialnych. Drewno odpadowe powstaje podczas różnego rodzaju działalności wytwórczych w przemyśle drzewnym. Dostępność odpadów jest uzależniona od istnienia przemysłu, jak również lasów. Las sam nie wyrośnie musimy go posadzić i dbać o niego. Podobnie jeżeli chodzi o plantacje roślin energetycznych. Natomiast odpady organiczne są produktem ubocznym gospodarstw rolno-hodowlanych, a biopaliwa powstają z plantacji roślin oleistych. Uogólniając biomasa jest produktem działalności gospodarczej człowieka. Jej dostępność jest uzależniona od kondycji przemysłu i rynku zbytu. Jest to źródło odnawialne kiedy będziemy je produkować, natomiast samo z siebie nie będzie się odnawiać. To wskazuj, że biomasa nie jest źródłem odnawialnym.

Energia geotermalna to energia zgromadzona w gruntach, skałach i płynach wypełniających pory i szczeliny skalne. Polega na wykorzystaniu energii cieplnej z wnętrza ziemi, głownie w obszarach działalności wulkanicznej i sejsmicznej.

Temperatura Ziemi rośnie wraz z głębokością i w samym jądrze osiąga około 6600 °C. Energia Cieplna Ziemi pochodzi z dwóch głównych czynników:

  1. kontrakcji grawitacyjnej – polegającej na powolnym kurczeniu się wewnętrznych sfer planety pod wpływem sił grawitacyjnych co powoduję wzrost ich temperatury,
  2. rozpadu radioaktywnych izotopów potasu 40K, uranu 238U, toru 232Th, który zachodzi w płaszczu Ziemi.

Energia cieplna Ziemi wydostaje się na powierzchnię ze średnią mocą 46 TW, co jest porównywalne z jedoczesnym załączeniem 10 miliardów 100 watowych żarówek, jakie używamy w naszych domach. Wydaję się to być dużą liczbą, ale średni strumień energii wynosi 63 mW/m2, i jest to niewiele dlatego energia geotermalna nie jest wykorzystywana w każdym miejscu na kuli ziemskiej. Jej odnawialność jest tutaj nieuzasadniona. Energia ta się nie odnawia. Jej źródło po prostu jeszcze nie wyczerpało się i będzie istniało tak długo, jak długo będzie istniała nasza planeta.

Wróćmy jeszcze do samej definicji: „Odnawialne źródła energii – źródła energii, których wykorzystywanie nie wiąże się z długotrwałym ich deficytem, ponieważ ich zasób odnawia się w krótkim czasie.” Co oznacza długotrwały deficyt? Zgodnie definicją słownikową samo słowo deficyt oznacza brak czegoś. Czyli długotrwały deficyt, to brak czegoś przez długi okres czasu. Wychodzi na to, że odnawialne źródła energii to takie, których wykorzystywanie nie skutkuje ich długotrwałym brakiem – wyczerpaniem. Uwzględniając względność czasu sformułowanie w krótkim czasie każdemu będzie się kojarzyć inaczej. Dla jednego krótki okres czasu to rok, dla innego miesiąc, dla kogoś jeszcze może dzień albo godzina. Względność polega na punkcie odniesienia. Porównując rok do czas istnienia wszechświata, to bardzo krótki okres, natomiast dla dwuletniego dziecka, to połowa jego życia. Czy związku z tym wszystkie źródła odnawialne wymienione przeze mnie są „odnawialne”. Idąc ta drogą moglibyśmy zaliczyć do nich również powszechnie wykorzystywane konwencjonalne źródła energii.

Nazwanie tych źródeł odnawialnymi jest głęboką pomyłką. Ich odnawialność nie jest uzasadniona. Jest to tylko i wyłącznie mylące pojęcie, być może użyte celowo, aby działało na naszą podświadomość. Czy nie lepiej było nazwać je po prostu źródłami niekonwencjonalnymi?

Paweł Kaszowski

mgr inż. Paweł Kaszowski – absolwent kierunku Fizyka i Technika Konwersji Energii na Politechnice Gdańskiej, aktualnie doktorant na „Środowiskowych Studiach Doktoranckich (III stopień)” „Współczesne technologie i konwersja energii” na Wydziale Mechanicznym Politechniki Gdańskiej.

Skomentuj

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *