Wiedza i Życie 11/2012
W numerze m.in.:
Oceanografia
Oceaniczne szybowce; Andrzej Hołdys
Astrofizyka
Przyjazna bomba termojądrowa; z dr. Hab. Prof. Uwr. Pawłem Rudawym, heliofizykiem, rozmawia Marek Oramus
Ewolucja
Kolorowy zawrót głowy; Marcin Ryszkiewicz
Ludzie
7 pytań do… Łukasza Łuczaja; Olga Orzyłowska-Śliwińska
Zdrowie
Spożycie = nietycie; Renata Szymańska
Etologia
O czym wyją wilki; Sabina Nowak
Są bezszelestne, samowystarczalne i pracowite. Potrafią skrycie podpatrywać, prowadzić pomiary i nagrywać. Wkrótce oceany zaroją się od tysięcy niewielkich bezzałogowych pojazdów. NASA chciałaby je kiedyś ...
Eunuchowie – nazywani czasem „trzecią płcią” – odgrywali niezwykle ważną rolę zarówno w kulturach Wschodu, jak i Zachodu. Pilnowali haremów, doradzali władcom, a czasem… sami rządzili imperiami. Rozmiar penisa i jego sprawność ...
A przede wszystkim – w jakim celu. Z pewnością nie po to, by odstraszyć konkurencję. Wycie wilków jest jednym z najbardziej tajemniczych dźwięków, jakie możemy usłyszeć w przyrodzie. Słuchanie wycia całej watahy – składającej ...
Czyli jak leczono w czasach, gdy najczęstszym rozpoznaniem była kara za grzechy. Naczelnym lekarzem w średniowieczu był oczywiście Bóg. Niektórzy uczeni podważali nawet sens leczenia ciała, wierząc, że choroba (kara za grzechy) ...
Aktualne numery
02/2017
01/2017
Kalendarium
Marzec
25
W 1961 r. wystrzelono testowy statek kosmiczny Korabl-Sputnik 5 z psem Gwiazdeczką na pokładzie.
Warto przeczytać
Odkrycia Svante Pääbo zrewolucjonizowały antropologię i doprowadziły do naniesienia poprawek w naszym drzewie genealogicznym. Stały się fundamentem, na którym jeszcze przez długie lata budować będą inni badacze

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Andrzej Hołdys | dodano: 2012-06-13
Imperium Słońca

Jedna po drugiej powstają na świecie elektrownie, które za pomocą tysięcy luster chwytają energię słoneczną i przetwarzają ją najpierw w ciepło, potem w prąd. A naukowcy snują plany przesyłania słonecznego prądu z pustyń do odległych metropolii.

Światowa produkcja energii elektrycznej wyniosła w 2006 roku około 18,3 mln gigawatogodzin (według Międzynarodowej Agencji Energetycznej). Około 40% prądu wytworzyliśmy, spalając węgiel kamienny, blisko 20% uzyskaliśmy z gazu ziemnego, na elektrownie jądrowe i wodne przypadło po 15,5%. Ropa naftowa dała ludzkości 7% prądu. Reszta, czyli 2%, pochodziła ze źródeł odnawialnych - wiatru, wody, biomasy i promieniowania słonecznego.

Szczególnie żal, że wciąż nie potrafimy na większą skalę wykorzystać tego ostatniego źródła. Szacuje się, że 1 km2 Sahary otrzymuje średnio w ciągu roku około 2 tys. gigawatogodzin energii słonecznej. Przy założeniu, że 20% z tego potrafilibyśmy przetworzyć na prąd, wystarczyłoby tylko kilkadziesiąt tysięcy kilometrów kwadratowych pustyń (jedna piąta Polski), aby zaspokoić całą obecną konsumpcję energii elektrycznej na świecie. Pustyń na Ziemi nie brakuje - pokrywają jedną piątą lądów. Te kilkadziesiąt tysięcy kilometrów kwadratowych stanowi w przybliżeniu tylko 0,2% ich łącznej powierzchni.

Nawet gdyby zapotrzebowanie na prąd wzrosło dwukrotnie w ciągu najbliższego ćwierćwiecza, jak prognozuje wielu ekspertów, wciąż wystarczyłoby około pół procenta obszaru pustyń, aby pokryć ten zwiększony popyt. Dotąd jednak w znikomym stopniu korzystamy z gigantycznego potencjału promieniowania słonecznego. Jego przetwarzanie w energię elektryczną idzie nam słabo, a uzyskany w ten sposób prąd jest znacznie droższy niż ten wytworzony w wyniku spalania trzech głównych surowców kopalnych: węgla, ropy naftowej i gazu ziemnego. Nawiasem mówiąc, je też można uznać za magazyny energii słonecznej, pochwyconej dawno temu przez rośliny i przekształconej w substancje organiczne, które następnie uległy przeobrażeniu w wyniku działania rozmaitych procesów geologicznych.

Tym prastarym rezerwuarom tradycyjnych kopalin zawdzięczamy rozwój gospodarczy i cywilizacyjny w XX wieku. Stopniowo nauczyliśmy się korzystać z nich coraz wydajniej, ale dało to niewiele, ponieważ apetyt ludzkości na energię elektryczną rośnie błyskawicznie. Zużycie prądu na świecie potroiło się w ciągu ostatnich 30 lat. Trend ten raczej nie zmieni się w najbliższych dziesięcioleciach, najwyżej jego tempo trochę zwolni, choć i to nie jest pewne.

Stąd niepokój, czy na pewno tradycyjnych kopalin wystarczy, aby zaspokoić ten rosnący popyt. Od 1973 roku (embargo OPEC) wiadomo, że dostawy ropy i gazu można z dnia na dzień ograniczyć. Napisano dziesiątki, jeśli nie setki raportów na temat geologicznych rezerw węgla, ropy i gazu. Podawane w nich liczby, zawsze szacunkowe, różnią się od siebie znacznie. Według pesymistów paliwa kopalne właściwie już się kończą, zdaniem optymistów wystarczy ich jeszcze na setki lat, pod warunkiem że weźmiemy sobie do serca biblijne zawołanie "szukajcie, a znajdziecie".

Wiemy, ile mniej więcej jest surowców w złożach już oszacowanych przez geologów za pomocą próbnych wierceń. Te znane zapasy ropy naftowej skończą się za około 40 lat, gazu ziemnego - za 60 lat, a węgla kamiennego - za 150-200 lat. Są więc podstawy do niepokoju - w drugiej połowie XXI wieku dwa pierwsze surowce mogą być już na wyczerpaniu, szczególnie jeśli popyt na paliwa i energię będzie nadal szybko rósł. Optymiści zwrócą uwagę, że podobne oceny tempa wyczerpania się zapasów kopalin energetycznych podawano i 10, i 20 lat temu. A są przecież jeszcze złoża zwane prognostycznymi, których zasobów nie znamy. Niewykluczone (niektórzy są o tym przekonani), że kiedy je odkryjemy, okażą się bogate.

Czy jednak taka postawa nie jest igraniem z losem? A co, jeśli te hipotetyczne rezerwuary ropy czy gazu będą skromne albo nie będzie ich wcale? Liczba mieszkańców Ziemi szybko rośnie i choć boom demograficzny mija, to ilość stopniowo przechodzi w jakość - wszyscy chcieliby żyć na wysokim poziomie, co zazwyczaj wiąże się ze wzrostem zużycia prądu i paliw. Z powodu olbrzymiej konsumpcji w ostatnim dziesięcioleciu nowe odkrycia złóż kopalin energetycznych nie nadążały za ich wydobyciem. Ponadto większość znalezionych ostatnio złóż jest trudna, a więc kosztowna w eksploatacji - są one położone na dużych głębokościach, pod dnem morza albo w Arktyce. Czasem wszystkie te trzy czynniki występują równocześnie. Między innymi ze względu na rosnące koszty wydobycia tradycyjnych surowców ich przewaga ekonomiczna nad zielonymi źródłami energii będzie szybko malała, szczególnie jeśli w tym bilansie uwzględnimy koszt zanieczyszczenia środowiska.

Tysiące luster, a w każdym słońce

Pojawiają się jednak śmiałe i zarazem coraz lepiej dopracowane pomysły przeskoczenia z tradycyjnego systemu energetycznego - który ma i tę wadę, że jest wrażliwy politycznie (ropa i gaz znajdują się w posiadaniu nielicznej grupy państw) - na system alternatywny oparty w dużym stopniu na źródłach odnawialnych, choć wspomaganych przez surowce kopalne.

Słońcu w tych projektach przypisuje się ważną rolę. Pomysłów na dobranie się do niewyczerpanych (z naszej, ludzkiej perspektywy) zasobów jego energii jest wiele. Jeden z nich, testowany obecnie w kilkunastu miejscach na świecie, polega na ustawieniu tysięcy luster skupiających promieniowanie słoneczne, które następnie służy do wprawienia w ruch turbin prądotwórczych. Takie fabryki prądu nie różnią się zatem wiele, przynajmniej co do zasady działania, od konwencjonalnej elektrowni, tyle że zamiast gazu czy węgla głównym dostarczycielem pierwotnej energii jest w nich Słońce. Uzyskuje się w nich wysokie temperatury, rzędu kilkuset stopni, konieczne do wprawienia w ruch turbin. Skonstruowanie wydajnego systemu jest sporym wyzwaniem technologicznym. Szuka się optymalnego kształtu luster i ustawia tak, aby były jak najdłużej wpatrzone w tarczę słoneczną. Złapane ciepło jest na różne sposoby magazynowane, dzięki czemu elektrownia może pracować w nocy, kiedy ustają dostawy światła słonecznego.

Koncepcja elektrowni produkujących prąd z takiej skoncentrowanej energii słonecznej - w skrócie zwane są one CSP (Concentrated Solar Power) - nie jest nowa, jednak dopiero ostatnio zapanowało wokół niej spore ożywienie. Obecnie trwa budowa kilku takich lustrzanych elektrowni, a na wzniesienie paru następnych podpisano już umowy. Wiele znajduje się w fazie projektowania. Ich wielką zaletą jest to, że ciepło magazynuje się dużo łatwiej i taniej niż prąd. Ponadto turbinie jest obojętne, skąd pochodzi energia, która nią porusza. Dlatego w pochmurne dni zawsze można ją przestawić na tradycyjny surowiec. Dzięki temu będzie pracowała non stop. Powstają też elektrownie o mieszanym cyklu produkcyjnym, w których głównym źródłem energii jest nadal tradycyjne paliwo (zwykle gaz ziemny), ale latem wspomagane przez lustra.