środa, 24 stycznia 2018

Mit "energii odnawialnej"

W zasadzie można by zamknąć sprawę energii odnawialnej odsyłając głoszących jej rozwój do podstawówki, na lekcje fizyki z działu termodynamika.




Inaczej mówiąc każdy kto gada o "energii odnawialnej" jest jak wynalazca perpetuum mobile... powinien trafić do psychiatryka nie do mediów, polityki i władzy!
Takim ludziom i tak niczego nie wytłumaczę, więc nawet nie usiłuję.
Natomiast wiele osób doskonale zdaje sobie sprawę z termodynamicznych obostrzeń a zwrotu "energia odnawialna" używa jako wygodnego skrótu myślowego, choć określenie "energia ze źródeł odnawialnych" było by zdecydowanie mniej błędne.

Zatem zastanówmy się  skąd się bierze energia na Ziemi, co nazywanie jest "odnawialnymi źródłami energii" i czym grozi ich wykorzystywanie?

Energia na Ziemi - praktycznie cała energia którą dysponujemy na naszej planecie pochodzi z czterech źródeł. Jest to energia promieniowania słonecznego (czyli fotony o niskiej entropii dochodzące do nas za dnia i możliwość wyemitowania w kosmos fotonów o wysokiej entropii nocą), energia rozpadów promieniotwórczych w jądrze Ziemi lub naszych reaktorach, energia kolapsu grawitacyjnego (ściśnięcie wewnętrznych warstw Ziemi "ciężarem" warstw zewnętrznych), energia generowana poprzez ruchy pływowe wywołane układem Ziemia - Księżyc. Można by oczywiście jeszcze mówić o energii termojądrowej, ale z racji tego że możemy ją wyzwolić w formie destrukcyjnego wybuchu, ale nie pozyskać w formie użytecznej, została pominięta. 

Bardzo wiele osób nie ma pojęcia iż energia z węgla, czy ropy naftowej jest de facto energią słoneczną, tylko uwięzioną w łańcuchach wiązań chemicznych przed milionami lat a dopiero teraz użytecznie wykorzystywaną. Potraktujcie to jako uwagę na marginesie.


No dobrze ale omówmy te "źródła".

Jednym z najniebezpieczniejszych pomysłów są "elektrownie wiatrowe", notabene energia wiatrów bierze się ze słońca. Tu znów kłania się kolejna z żelaznych fizycznych zasad poznawanych już w podstawówce - to zasada zachowania energii, a stricte jej termodynamiczne rozwinięcie czyli pierwsza zasada termodynamiki.

No dobrze podaruję Wam wzory i zrzuty ekranu ;-)



Chodzi o to że energia kinetyczna wiatru, wykonuje na łopatkach turbin wiatrowych określoną pracę i po jej wykonaniu już nie ma tych samych wartości co przed. A to znaczy iż pobierając z układu mas powietrza tę ilość energii którą pobieramy, de facto osłabiamy siłę wiatru. Jest to intuicyjne i chyba nie wymaga tłumaczenia. Zatem jeśli ów wiatr osłabiamy to  musimy się liczyć z faktem iż gdzieś indziej wykona on zdecydowanie mniejszą pracę.
Sprawa wydaje się mało istotna, wobec siły wiatru, ale w razie rozbudowy systemu wiatraków, wkrótce ekolodzy podniosą larum, że na jakimś tam obszarze panuje przyducha, giną pewne gatunki zwierząt, narasta problem smogu itp. Po prostu nie dotrze tam wystarczająca ilość powietrza, gdyż wiatrowi zabraknie energii.

Kolejnym mocno propagowanym źródłem są tzw. "solary" - czyli instalacje wykorzystujące bezpośrednio energię słoneczną czy to do nagrzewania wody, czy produkcji energii elektrycznej - w sumie na pierwszy rzut oka wydaje się wszystko OK. Ale trzeba zauważyć iż w ten sposób zmniejszamy albedo naszej planety. Czyli przetwarzamy fotony o niskiej entropii na te o entropii wysokiej (promieniowanie cieplne), czyli robimy wprost to co robią chmury pary wodnej i dwutlenku węgla oskarżane o wywołanie efektu cieplarnianego.


I znów ten sam problem co przy "wiatrowniach" - w małej skali nie istnieje, w dużej stanie się aż nadto dolegliwy.

Stosunkowo najczystszą energią jest energia spływającej grawitacyjnie wody - czyli elektrownie wodne.


Pracę wykonuje także Słońce (wybaczcie skrót myślowy), grawitacja wymusza jej spływanie i wszystko jest cacy - termodynamicznie cacy. Więc gdzie jest haczyk? Otóż woda mając wykonać użyteczną dla nas pracę obrotu łopatek hydrogeneratora, musi spożytkować na to część swojej energii - czyli... zabraknie  tej energii do transportu materiału osadowego np w deltę rzeki, lub osadzi się on przy jej ujściu, powodując zalanie terenów sąsiednich, lubo, najczęściej zamuli nam tamę, zmuszając nas do kosztownych i .... energochłonnych prac związanych z pogłębianiem i zagospodarowaniem osadów. Możemy też porzucić taką zamuloną tamę lub rozebrać... sam nie wiem co gorsze...

Wodą niesie też energię "pływową"

- znaczy mamy przypływy i odpływy związane z ruchem Księżyca względem Ziemi - mało kto wie, ale Księżyc stale się od Ziemi odsuwa, stosunkowo wolno, ale nieustannie - wiążę się to z wygaszaniem energii wspólnego układu, która nie trwa wiecznie i na skutek rozpraszania ulega stałemu spadkowi. Im tej energii mniej tym Księżyc jest dalej - kiedyś odleci całkiem... sporo to potrwa - ale pobierając dodatkową energię z tego związku, przyśpieszymy "rozwód" i zamiast katastrofy na skalę ziemską będziemy mieli katastrofę na skalę kosmiczną...

Ale jest w końcu "geotermia"






jasne że jest! Problem w tym że czerpie energię z gorącego wnętrza Ziemi - a ona faktycznie jest tam bardzo gorąca - ale ten gorąc nie bierze się znikąd. Pochodzi z kilku różnych źródeł - i bynajmniej nie jest to energia odnawialna. Szacuje się jej dostępność na skalę światową rzędu 100 GW (także podaję za stroną Ziemia na rozdrożu). Czyli czerpiąc stamtąd energię przyśpieszamy proces stygnięcia głębokich warstw płaszcza Ziemi. Nie wiem czy spełniła by się katastroficzna wizja Wellsa Ziemi która "wystygła jak Mars" - ale z pewnością, do wielu zmian by doszło na skalę tektoniki całych płyt kontynentalnych.

Wreszcie tzw. "biomasa".


Sadzimy sobie tysiące hektarów roślin "energetycznych", jakieś tam wierzby, rzepaku, rzepiku, czy czegoś podobnego jeszcze w laboratoriach biomagików nie wynalezionego, one sobie produkują z dwutlenku węgla swoje tkanki, wykorzystując do tego energię fotonów. potem my to zbieramy, palimy, albo fermentujemy i dopiero wtedy palimy uzyskany w ten sposób metan. Dostajemy spory zastrzyk czystej energii. Albedo zasadniczym zmianom nie ulega, bilans gazowy w atmosferze także.
Teoretycznie rzecz ujmując mamy wreszcie energię ze źródła odnawialnego, której wykorzystanie w żaden zasadniczy sposób nie wpływa na bilans energetyczny globu. Wypada się cieszyć. Nie będę ukrywał że sam jestem zwolennikiem tej metody pozyskiwania energii. Niesie ze sobą pewne zagrożenia, np. opalanie elektrowni... lasem... gdy zabraknie innego surowca, zajmowanie terenów rolniczych i leśnych pod uprawę roślin na biomasę itp. Ale to nie temat na dzisiejszy post.

Jak zapewne zauważyliście, szerokim łukiem omijam wszelkie inne aspekty energetyki poza tymi związanymi z samą energią. Nie pisałem z ptakach zabijanych przez łopaty wiatrowni, ani o rybach w przegrodzonych rzekach. Wyłącznie termodynamika i zasada zachowania energii. Najfajniej było by to przedstawić za pośrednictwem kilku równań i... w sumie to zrobiłem zaraz na początku, (myślałem jeszcze o wrzuceniu wzorów zasady zachowania energii - ale wymagały by przekształcenia i szerszego opisu, więc dąłem sobie siana). Po prostu nie da się wykorzystać energii i nadal mieć jej takie same zasoby. Jeśli energia wykonała pracę tu i teraz, to nie wykona jej już tam i kiedy indziej - amen.
Tymczasem rzesze istot ludzkich żyją w podawanym im przez media (czyli równie co oni sami niedouczonych dziennikarzy)  przeświadczeniu o energii odnawialnej, taniej, dostępnej i czystej na straży której stoją jednak: ekolodzy, politycy, finansjera, reptilianie, marsjanie itp*

* - niepotrzebne skreślić.    

Ps. - jest jeszcze wynalazek Tesli - czyli "energia czerpana z powietrza" za pomocą specjalnych anten - niestety nie mam łba jak wielki Nikola i nie kumam jak by to mogło działać, być może coś związanego z jonosferą, ale...
Ps2 - na forach i YT mówi się o M-engine - to rodzaj silnika który wykorzystuje pewne nieznane jeszcze właściwości kwantowe, podobno po osiągnięciu pewnych prędkości produkuje on więcej energii niż jest mu dostarczane - mielibyśmy zatem kwantowe perpetuum mobile... szczerze mówiąc było by fajnie, ale to jak na razie science fiction.


Ps3. wreszcie udało mi się opanować kod HTML - znaczy na tyle że usunąłem błędne tagi i teraz wreszcie widać co napisałem o geotermii. przepraszam za zamieszanie. 

10 komentarzy:

  1. Macieju.
    Nie znam się kompletnie na źródłach energii, czy to odnawialnej czi innej.
    Kiedyś rozmawiałem z fachmanem, ale posostałem bardziej niekumaty, niż wcześniej.
    Pozdrawiam serdecznie.
    Michał

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Michale - temat jest prosty, jak lanie benzyny do baku - albo jedzenie ciastka - nie można zjeść ciastka i mieć ciastka. Nie można spalić benzyny i mieć benzynę w baku, nie można wykorzystać wiatr i mieć wiatr itp.
      Tu chodziło właśnie o to by ludzie nie wierzyli w zapewnienia demagogów o "energii odnawialnej" - bo takiej nie ma. Tak samo jak każde jedno "odnawialne" źródło energii kiedyś się wyczerpie.

      Usuń
  2. Macieju tym razem chyba trochę pojechałeś "po bandzie" z tym wpływem elektrowni wiatrowych na osłabianie siły wiatru, czy wpływów solarów na ogólne albedo. To wpływ według mnie mówiąc oględnie "zaniedbywalny" a już wpływ elektrowni pozyskujących energię z fal morskich na relacje Ziemia-Księżyc to już brzmi super kosmicznie. Czytałem ostatnio :"Nieznane więzi natury" i autor półżartem/półserio napisał, że ruch obrotowy Ziemi napisał w zimie przyspiesza bo drzewa liściaste zrzucają liście i w ten sposób mniej masy jest w dalszej odległości od jądra (fizycznie prawda ale czy to wielkość mierzalna)? Z wikipedii: Do powierzchni Ziemi dociera około 89 petawatów energii słonecznej, co oznacza średnio około 180 W/m². Z tych 89 petawatów docierających do powierzchni, około 0,1% jest wykorzystywane przez rośliny w procesie fotosyntezy. Zmagazynowana w ten sposób energia jest źródłem zarówno żywności, jak i paliw kopalnych. Całkowita moc wykorzystywana przez ludzi stanowi około 18 terawatów, czyli około 0,02% mocy promieniowania słonecznego. Szacuje się, że wszystkie istniejące na Ziemi złoża węgla, ropy naftowej i gazu ziemnego zawierają łącznie około 430 ZJ energii, co odpowiada energii jaka dociera ze Słońca do Ziemi w ciągu 56 dni. Poza tym co ty rozumiesz jako >układ izolowany< w sensie kosmicznym jeśli powołujesz się na II zasadę termodynamiki

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Napisałem że w tej chwili problem jest praktycznie nieistniejacy, ale w skali rozwoju cywilizacji moze zacząć nam ciążyć.
      Chodziło mi o wskazanie ze nie ma darmowej, odnawialnej czy innej energii na którą często powołują się dziennikarze i laicy. Kazda pochodzi z jakiegos ukladu dynamicznego (nie umiemy przetwarzać energii potencjalnej, bez zamiany jej na kinetyczną lub cieplną) i zawsze ten uklad "cierpi" gdy z niego energię czerpiemy.

      Wohlleben ma oczywiście rację, tak jak prawdą jest to że nasze głowy starzeją się szybciej od naszych stóp bo sa dalej od jadra Ziemi (zdaje się ze nasze zegary potrafią juz mierzyć tę różnicę).

      Inna sprawa ze poruszaja się szybciej (ten sam czas ruchu co stopy, ale dluzsza droga, bo po nieco większym okręgu, więc siłą rzeczy prędkość większa) co powoduje relatywistyczny efekt spowolnienia czasu.

      To oczywiście zabawa bo bez znaczenia wrealnym zyciu, ale kto dobrze i ciekawie jest mieć tego świadomość.

      Wracając do tematu. Jak sobie nawet milion "Kowalskich i Shmidtów" załozy solary, to krzywda się naszemu albedo nie stanie, ale musimy miec świadomość skąd jest ta energia i że kiedyś moze to byc istotna kwestia.

      Usuń
  3. Świetnie było zobaczyć ten temat wreszcie z innej strony.
    Cóż, jeśli coś przedstawiane jest jako idealne, to znaczy, że tym bardziej idealne nie jest;).
    Post daje do myślenia, w głowie pobrzmiewa mi echem hasło "efekt motyla".

    OdpowiedzUsuń
  4. Kirjokerttu - witaj.
    W sedno. Taki miałem zamiar.

    OdpowiedzUsuń
  5. No, masz! A u nas wieje, więc witraki rosną ja grzyby po deszczu. Do solarów gminy dopłacają.... Przyznaję ,że nigdy w ten sposób nie myslałam. Ba nie zdawałam sobie sprawy.... Dzięki!

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. U nas też rosną, i jednostkowo oczywiście znaczenia dla środowiska większego nie mają, ale w skali zapotrzebowania energetycznego świata takie znaczenie będzie.

      Usuń
  6. Dodam od siebie, że solary czy wiatraki mają sens tylko tam gdzie są ku temu warunki. W Maroku mają na przykład latarnie na solary: w dzień się ładują w nocy świeca, ale na pustyni to działa. Kanadyjska Ministra ds Środowiska i Zmian Klimatu zaproponowała by budować szklarnie na energię słoneczną na terenie CAŁEJ Kanady. Te szklarnie miały by być ocieplanie i oświetlane solarami. Tak, w noc polarną przy -30 też. No, ale ta sama pani w ramach dbania o bezpieczeństwo i ochronę środowiska proponuje wyłączyć na noc latarnie. Oczywiście rurociągi na ropę są bio eko i organic jak mawiają.

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. A o tej ekohipokryzji będzie w następnym poście (jak się w końcu zabiorę za dokończenie, bo jak na razie od miesiąca w "roboczych").

      Usuń