Od kilku już lat, na początku roku, w wyniku perturbacji z dostawami gazu ziemnego lub ropy naftowej, przez media przetacza się dyskusja o grożących nam konsekwencjach braku energii. Wyczerpują się stopniowo złoża, a zapotrzebowanie na nią wzrasta z roku na rok. Trwają poszukiwania nowych zasobów, które pozwoliłyby produkować prąd i ciepło w wystarczających ilościach. W najbliższych wydaniach chcemy przybliżyć naszym Czytelnikom zagadnienia związane z alternatywnymi źródłami energii. Temu celowi służyć będzie cykl artykułów pod wspólnym tytułem „Energia przyszłości”. Projekt uzyskał dofinansowanie z Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej.
W POSZUKIWANIU PERPETUUM MOBILE
Pod pojęciem „perpetuum mobile” (z łac. „wiecznie ruchome”) rozumiemy hipotetyczną maszynę, której zasada działania umożliwiałaby jej pracę w nieskończoność. Rozróżniamy dwa rodzaje takich maszyn. Pierwsza wytwarza więcej energii, niż sama zużywa. Druga, to cykliczna maszyna, która zamienia energię cieplną na pracę mechaniczną bez wzrostu całkowitej entropii (określa przebieg procesów samorzutnych w odosobnionym układzie termodynamicznym). Maszyna (silnik) taki nie oddawałaby ciepła do otoczenia, a jej sprawność wynosiłaby 100 %. Mimo sprzeczności działania takich urządzeń z prawami fizyki, rozważania z pogranicza fantastyki są bardzo silnym bodźcem dla nowych pomysłów. Co ciekawe, prace nad tego typu maszynami są kupowane i finansowane przez różne firmy.
Skonstruowanie takiej maszyny znaczyłoby bardzo wiele dla rozwoju ludzkości. Niestety, na razie musimy tego typu rozważania pozostawić autorom powieści fantastyczno - naukowym a sami zająć się realnymi możliwościami pozyskiwania energii zgodnymi z zasadami i prawami fizyki.
REALNA GROŹBA
Od kilku już lat, przez media przetacza się raczej histeryczna kampania dotycząca konkretnych umów, zakręconych kurków itp. Politycy oskarżają się nawzajem o zaniedbania w kwestii braku alternatywnych miejsc uzyskania paliw energetycznych, mówią o tzw. „dywersyfikacji”. Po podpisaniu kolejnych porozumień temat znika całkowicie, by wrócić następnego roku. Brakuje natomiast rzeczowej, poważnej dyskusji, co zrobimy nie za rok, ale za dziesięć, dwadzieścia lat. Czym możemy zastąpić tradycyjne źródła energii i nie na poziomie poszczególnego gospodarstwa domowego, ale w skali państwa czy też kontynentu. Postęp techniczny umożliwia nam obecnie eksploatować pola naftowe i gazowe ze złóż tzw. trudnych, drogich w eksploatacji, zanieczyszczonych i dających niewielkie ilości ropy, czy gazu. Ale i te źródła się kiedyś skończą.
PALIWA KOPALNE
Przypomnijmy sobie więc, jakie to są te tradycyjne źródła energii, zwane również paliwem kopalnym.
Węgiel
Węgiel powstał ze szczątków roślin, które bez dostępu powietrza uległy uwęgleniu. Obecnie jest najpowszechniej występującym paliwem. Według różnych szacunków, węgla starczy na ok. 200 lat. Niestety, zawiera on zanieczyszczenia, takie jak siarka i azot, które podczas spalania uwalniane są do atmosfery. Innym niekorzystnym produktem spalania jest, określanym obecnie jako gaz cieplarniany, dwutlenek węgla. Większość naukowców uważa, że to właśnie emisja tego gazu jest odpowiedzialna za obserwowane ocieplanie klimatu. Węgiel stanowi główne paliwo elektrowni cieplnych, które są największym konwencjonalnym źródłem energii elektrycznej. W ostatnich latach nastąpił znaczny postęp w technologii czystego spalania węgla, umożliwiający zatrzymanie w filtrach 99% popiołów i 95% siarki i azotu. Polska posiada bogate zasoby węgla. Ponad 90% energii elektrycznej pochodzi z elektrowni spalających węgiel kamienny i brunatny. Co za tym idzie Polska jest również dużym dostarczycielem dwutlenku węgla do atmosfery. Przy obecnym restrykcyjnym prawie unijnym stawia to przed nami duże wyzwania.
Ropa naftowa
Ropa naftowa powstała prawdopodobnie wskutek beztlenowych procesów gnilnych ze szczątków roślin i zwierząt sprzed milionów lat zachodzących pod wysokim ciśnieniem. Tak przynajmniej twierdzi większość naukowców, ale są też i tacy, którzy uważają, że złoża węglowodorów powstały już podczas narodzin naszej planety lub stale się tworzą pod wpływem reakcji zachodzących głęboko pod skorupą ziemską. Ropa jest podstawowym paliwem dla transportu (benzyna, diesel, nafta lotnicza). Z ropy wytwarza się też oleje niezbędne dla prawidłowej pracy silników, plastiki, lekarstwa, nawozy sztuczne itp.
Gaz ziemny
Gaz ziemny to również paliwo pochodzenia organicznego – zbierające się w przestrzeniach skorupy ziemskiej. Pokłady gazu ziemnego występują samodzielnie lub towarzyszą złożom ropy naftowej i węgla kamiennego. Jego głównym składnikiem jest metan – łatwopalny gaz, który spalając się nie wydziela prawie zanieczyszczeń. Oprócz metanu składnikiem gazu ziemnego są niewielkie ilości etanu, propanu, butanu i innych związków organicznych oraz mineralnych. Dzieli się ze względu na zawartość węglowodorów na: suchy i mokry. W zależności od domieszek zanieczyszczeń w postaci siarki i azotu dzielimy go na: gazy bezazotowe, niskoazotowe i zaazotowane; gazy małosiarkowe, siarkowe i wysokosiarkowe. W naturalnej postaci nie posiada zapachu. Ze względu na łatwość przesyłu rurociągami i czyste spalanie jest szeroko wykorzystywany w gospodarstwach domowych do ogrzewania i gotowania. W Polsce złoża gazu ziemnego występują przede wszystkim na Niżu Polskim, w regionie wielkopolskim i na Pomorzu Zachodnim, oraz na przedgórzu Karpat.
CORAZ MNIEJSZE ZASOBY
Paliwa kopalne pozwoliły nam na stworzenie i używanie niezliczonych urządzeń i narzędzi ułatwiających pracę i życie codzienne. Bez nich nie ma przemysłu, energetyki, transportu, a nawet rolnictwa przemysłowego. Nie ma naszego świata. Większość z nas nie zadaje sobie pytania, czy to w ogóle możliwe, żebyśmy w ciągu kilkudziesięciu lat wyczerpali zasoby surowca, który powstawał przez dziesiątki milionów lat. Tymczasem, w ciągu życia jednego pokolenia wyczerpujemy ponad połowę zasobów ropy i gazu. Coraz więcej krajów ma już szczyt wydobycia ropy (Oil Peak) za sobą. Wszystko wskazuje na to, że właśnie wchodzimy w epokę energii coraz niższej jakości, droższej, trudniejszej do pozyskania i brudniejszej. I prawdopodobnie tej energii nie wystarczy dla wszystkich.
Ryszard Jerosz