Problem numer jeden związany z klimatem: czysta energia

15 minute read

Zaktualizowano Sat Apr 17 2021

Spróbuj zgadnąć! Jaki jest procent światowych emisji gazów cieplarnianych, które wynikają z produkcji energii (w tym elektryczności, paliw i ogrzewania)?


Udział energii w światowych emisjach

Prawie wszystko, co obecnie robimy, wymaga dużej ilości energii.

Przykłady rzeczy, które potrzebują energii

Czy moglibyśmy po prostu jej mniej zużywać?

Istnieje współzależność między poziomem rozwoju kraju a ilością energii, jaką zużywa każdy jego obywatel.

Współzależność energia/rozwój

Jak widać, powyżej około 5000 kWh na osobę poprawa jest coraz mniejsza. Innymi słowy, zużywanie powyżej 5000 kWh energii elektrycznej na osobę nie prowadzi do znaczącego rozwoju kraju. Jednak wiele krajów, które zużywają mniej niż 5000 kWh na osobę, wciąż się jeszcze rozwija - nie mają wydajnych systemów opieki zdrowotnej czy edukacji. W idealnych warunkach wszystkie kraje dążyłyby do tego, żeby stać się energooszczędne, czyli wysokorozwinięte, ale nie zużywające przy tym więcej energii elektrycznej, niż jest to konieczne.

Gdyby każdy na planecie zużywał tyle energii, co przeciętny Amerykanin, ile byśmy jej zużywali?


Zużycie energii na osobę

Wiele rzeczy, które dla ludzi w UE i USA mogą być oczywiste (infrastruktura wysokiej jakości, niezawodna energia elektryczna itd.), jest po prostu niemożliwych w Afryce Subsaharyjskiej i częściach Azji Południowo-Wschodniej, bo ludzie nie mają dostępu do wystarczającej ilości energii, żeby je zapewnić.

Co jest problemem?

Choć energia wydaje się ważna dla rozwoju, znaczna część zużywanej przez nas energii produkowana jest w sposób szkodliwy dla środowiska.

Podstawowe źródła energii

Ten wykres pokazuje, skąd czerpiemy naszą energię. Niestety 84,7% naszej energii pochodzi z paliw kopalnych (węgla, ropy i gazu). To złe dla zmian klimatu, ponieważ spalanie paliw kopalnych wytwarza gaz cieplarniany, CO₂.

Węgiel, ropa i gaz emitują znacznie więcej CO₂ na jednostkę wygenerowanej energii elektrycznej niż inne źródła energii, takie jak energia jądrowa, wiatrowa, słoneczna oraz hydroenergia.

Jakby tego było mało, z powodu zanieczyszczenia powietrza paliwa kopalne są także odpowiedzialne za znacznie więcej zgonów niż inne źródła energii.

Które źródło energii powoduje najwięcej zgonów na jednostkę wytworzonej energii?


Przyjrzyjmy się liczbom (porozmawiamy więcej o tym, skąd się biorą, w późniejszych rozdziałach):

Wskaźnik zgonów i emisje gazów cieplarnianych na TWh energii

Energia jest używana we wszystkich częściach społeczeństwa: od elektryczności, paliw transportowych i ogrzewania do produkcji stali i produkcji przemysłowej.

Ten kurs poświęcony jest temu, jak możemy znaleźć zamienniki paliw kopalnych w każdym z tych sektorów, żeby ograniczyć emisje gazów cieplarnianych. To będzie długa podróż, ale zacznijmy od podstawowego pytania:

Czym jest energia?

Ludzie pozyskują energię z jedzenia. Ale energia jest wszędzie, tylko że w innych formach. Co istotne, energia nigdy nie jest niszczona albo tworzona. Jest jedynie przekształcana z jednego typu na inny.

Wszystkie formy energii można podzielić na dwie podkategorie:

  • Energia kinetyczna: Energia ruchu.
  • Energia potencjalna: Pomyśl o energii potencjalnej jak o budżecie. Energia kinetyczna to pieniądze, które wydajesz teraz. Energia potencjalna to pieniądze, które masz i które możesz wydać wtedy, kiedy potrzebujesz.

W ramach tych podkategorii istnieją różne formy energii:

Formy energii

Widzisz, dlaczego energia jest taka ważna dla rozwoju: musimy produkować energię cieplną, żeby ogrzewać nasze domy, energię kinetyczną, żeby jeździć naszymi samochodami i energię elektryczną, żeby zasilać nasze światła.

Energię (w każdej formie) można mierzyć jednostką zwaną „dżulem”. Jeśli więc trzymasz piłkę, która ma 100 dżuli potencjalnej energii grawitacyjnej, możesz przekształcić jej energię w 100 dżuli energii kinetycznej, cieplnej, a nawet dźwiękowej, kiedy ją upuścisz.

Konwersja energii

Dlaczego niektóra energia przekształca się w energię cieplną?


Trochę energii zostanie utracone w wyniku tarcia. Dlaczego? To tak samo, kiedy pocierasz o siebie ręce i robią się cieplejsze. To podnosi ważną kwestię: konwersja energii prawie nigdy nie jest w 100% skuteczna – część energii jest oddawana środowisku jako ciepło! Będzie to bardzo ważne w dalszej części kursu.

Jak działa elektryczność?

Elektryczność polega na przeciąganiu małych cząsteczek, zwanych elektronami, przez jakieś urządzenie, jak np. lampa, komputer czy piekarnik.

Elektryczność

Elektryczność ma trzy parametry:

  • Napięcie: Jak silnie elektrony są przyciągane w drugą stronę. Mierzone jest w woltach (V).
  • Prąd: Ile elektronów na sekundę przemieszcza się przez przewód. Mierzy się go w amperach (A).
  • Czas: Jak długo elektrony poruszają się przez cewkę przy danym napięciu i prądzie. Mierzony jest w godzinach (h).

Napięcie i prąd razem dają coś, co nazywamy mocą, mierzoną w watach. Obliczana jest za pomocą tego równania:

Równanie mocy

Za pomocą watów można obliczyć całkowitą ilość mocy, jakiej potrzebuje urządzenie, bez względu na to, czy używa wysokiego napięcia, czy prądu.

Pomnożenie mocy przez czas, w jakim używane jest urządzenie, daje nam ilość zużywanej energii. Na przykład jeśli żarówka potrzebuje do działania 60 watów mocy, włączona przez dwie godziny zużyje 120 watogodzin (Wh) energii. To odpowiednik 432 000 dżuli.

Równanie energii

Mamy już podstawy, zacznijmy więc przyglądać się sposobom pozyskiwania energii. Kolejny rozdział omówi to, czego używamy teraz – paliwa kopalne. Kiedy je zrozumiemy, przyjrzymy się różnym sposobom, żeby je zastąpić.

Następny rozdział