Zielona energia. Czy bez niej możliwy jest dalszy rozwój naszej cywilizacji? Prof. Marek Godlewski

Wykład prof. Marka Godlewskiego z Instytutu Fizyki Polskiej Akademii Nauk zrealizowany został w ramach Festiwalu Nauki w Warszawie. IF PAN, 20 września 2014 r. [59min]

Istnieje bezpośrednia korelacja pomiędzy zapotrzebowaniem na energię, a poziomem rozwoju cywilizacyjnego danego społeczeństwa. Dalszy postęp oznacza wiec rosnące zapotrzebowanie na energię. Niestety klasyczne źródła energii powoli się wyczerpują. Aby rozwiązać ten problem poszukujemy zarówno nowych alternatywnych źródeł energii, ale także nowych technologii prowadzących do znacznego obniżenia naszego zapotrzebowania na energię. Na wykładzie omówione zostały przykłady obu rozwiązań. Prof. Marek Godlewski przedstawił także konsekwencje ekologiczne wykorzystania energii słonecznej, a także przykłady nowych technologii znacząco obniżających nasze zapotrzebowanie na energię.

W ciągu XX wieku ludność świata wzrosła czterokrotnie – do 7,0 – 7,5 mld. W tym czasie, zużycie energii wzrosło czternastokrotnie! Scenariusze mówią, że będzie nas jeszcze więcej – nawet do 12 mld. Im więcej ludzi na świecie, im szybszy rozwój cywilizacji tym większe zapotrzebowanie na energię elektryczną. Świat, chcąc utrzymać dotychczasowe tempo rozwoju, potrzebuje co najmniej dwukrotnie więcej energii. Czy planeta Ziemia wytrzyma takie tempo i od nadmiaru gazów cieplarnianych nie zamieni się w drugą Wenus?

Najwięcej energii elektrycznej zużywają Kanada i Australia (ze względu na klimat, ogrzewanie i chłodzenie). Polska, należąc do krajów wysoko rozwiniętych, znajduje się także w czołówce krajów zużywających jej coraz więcej. Około 19% energii elektrycznej na świecie zużywanej jest na oświetlenie, 13% pochłaniają urządzenia domowe, klimatyzacja, lodówki. Ogrzewanie to 12%, zaś elektronika (szczególnie komputery) to już 8% – i odsetek ten ciągle rośnie. Ocenia się, że wszystkie komputery świata zużywają więcej energii niż wszystkie samoloty! Jest ryzyko, że wiele krajów chcąc dalej rozwijać się, wkrótce będzie miało problem z niedoborem energii. Czy istnieją szanse dalszego rozwoju, nie blokowanego przez brak energii? Owszem, jest wiele możliwości, m.in. oszczędzanie.

Od kilku lat Unia Europejska promuje i wprowadza nowe technologie w oświetleniu. Poczciwe żarówki wymieniane są na energooszczędne lampy fluorescencyjne oraz diody białe półprzewodnikowe, które pozwalają oszczędzić do 90mld $ w skali świata. Nieprawdą jest, że lampy lub diody zawiera w sobie rtęć lub że są szkodliwe. To żarówki starej generacji są szkodliwe dla środowiska, m.in. dlatego, że do ich wyprodukowania potrzeba więcej energii (często pochodzącej ze spalania węgla kamiennego). Badania wskazują, że energia „ucieka” także w postaci ciepła przez okna ogrzewanych budynków. To ciepło można blokować, poprzez energooszczędne szyby w oknach.

Po co nam wprowadzanie zielonej energii z innych źródeł niż do tej pory powszechnie wykorzystywane? Zapylenie, skażenie środowiska spalaniem paliw kopalnych (węglem, ropą naftową) jest zatrważające i najlepiej widoczne wśród „azjatyckich tygrysów”, głównie w Chinach i Indiach, które rozwijają się w zawrotnym tempie. Ocenia się, że z powodu zmian klimatu obserwowanych od 30 lat zmarło już około 150 000 osób. Emisja dwutlenku węgla, wyjątkowo niebezpiecznego gazu cieplarnianego jest w tych krajach dwukrotnie wyższa niż w Europie i ma wpływ na wzrost temperatury na Ziemii (nie jest przesądzone, że temperatura rośnie tylko przez dwutlenek, ale niewątpliwie ma on negatywny wpływ na ten proces). Okazuje się jednak, że głównym „dostarczycielem” dwutlenku nie jest przemysł, ale ludzie i zwierzęta. Wielkie zwierzęce farmy są bardziej szkodliwe niż fabryki, co oznacza, że dla jego ograniczenia ludzie powinni zmienić swoje kulinarne przyzwyczajenia.

W rozkładzie źródeł pozyskiwania energii nadal króluje węgiel kamienny, brunatny, ropa naftowa i gaz (nie są to jednak paliwa nieskończone – ocenia się, że węgla i ropy wystarczy do około 100 lat). Odnawialne źródła energii także mają swój udział, jednak ich stosunek do pozostałych jest niewielki i krąży wokół nich wiele mitów. Ponadto – czy istnieje zupełnie „zielona” energia, która nie ma żadnego wpływu na środowisko? Energia wodna powoduje duże zmiany w środowisku naturalnym (chodzi szczególnie o wielkie elektrownie wodne), elektrownia jądrowa potrzebuje dużo wody i generuje radioaktywne odpady. Fotowoltaika – to jedna z najbardziej ekologicznych obecnie form pozyskiwania energii, jednak nie pozbawiona wad – do jej produkcji potrzebny jest krzem (którego wystarczająco dużo na Ziemii), jednak przy produkcji paneli fotowoltaicznych również wytwarza się CO2.  Jest to także energia droższa od pozostałych form (światowi liderzy produkowanych i wykorzystywanych elektrowni fotowoltaicznych to Niemcy). Wokół fotowoltaiki także wyrosło sporo mitów, m.in. dotyczących powierzchni, które musi zajmować, aby dostarczyć energii na poziomie elektrowni konwencjonalnych. Okazuje się, że połowa pustyni Gobi pokryta panelami fotowoltaicznymi zaspokoiłaby dostawy prądu na całym świecie. Czy fotowoltaika przyjęłaby się w często zachmurzonej Polsce? Tak – nasi sąsiedzi Niemcy z powodzeniem z zaszczepili ją w swoim kraju.

Niestety Polska plasuje się na niechlubnym miejscu pod względem wykorzystywania odnawialnych źródeł energii (potocznie określanych jako OZE). Węgiel kamienny i brunatny stanowią ponad 80% surowców wykorzystywanych. OZE to tylko 10% (wymagane przez Unię Europejską). I te 10% nie jest „czystą” energią, ale to współspalanie, czyli mieszanie węgla kamiennego z biomasą (np. drewnem sprowadzanym z Brazylii lub Ukrainy, bądź zbożami). Polska zatem ma jeszcze sporo do nadrobienia w sprawie zielonej energii chcąc rozwijać się na obecnym poziomie.

***

Profesor Marek Godlewski jest zatrudniony w Instytucie Fizyki Polskiej Akademii Nauk (IFPAN). W IFPAN jest kierownikiem zespołu naukowego ON-4.2 i zastępcą kierownika Oddziału ON-4. W laboratorium prof. Godlewskiego opracowano unikatową technologię niskotemperaturowego osadzania warstw ZnO, ZnO z domieszkami metali przejściowych (dla spintroniki) oraz dielektryków podbramkowych. Opracowano także technologię wytwarzania nanoproszków materiałów tlenkowych metodą hydrotermalną. Opracowania te są przedmiotem wystąpień o patenty. Za te prace grupa profesora Marka Godlewskiego otrzymała szereg wyróżnień i medali na targach innowacyjnych, w tym Grand Prix targów w Gdańsku.

Profesor Marek Godlewski jest autorem ponad 600 prac oryginalnych i wystąpień konferencyjnych, w tym ponad 150 referatów zaproszonych na konferencjach międzynarodowych. Jego prace były cytowane ponad 2000 razy (bez autocytowań).

***

Licencja Creative Commons
Ten utwór jest dostępny na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa-Na tych samych warunkach 3.0 Polska.

Partnerzy

Lista zapisanych wykładów jest aktualnie pusta.