Robert Bériault wersja polska prof. Andrzej Rabczenko, Magdalena Galus

Prezentacja na temat: "Robert Bériault wersja polska prof. Andrzej Rabczenko, Magdalena Galus"— Zapis prezentacji:

1 Robert Bériault wersja polska prof. Andrzej Rabczenko, Magdalena Galus
Oil Peak i Los Ludzkości Rozdział 3B – Czy odnawialne źródła energii uchronią nas przed „oil peak”? Robert Bériault wersja polska prof. Andrzej Rabczenko, Magdalena Galus

2 A co z gospodarką opartą na wodorze, o której ludzie tyle mówią?

3 Gospodarka oparta na wodorze:
Czego by wymagała? Czy to w ogóle jest realne?

4 Pomysł polega na zastąpieniu ropy, używanej do transportu, wodorem.
Wymagałoby to wybudowania: 800 milionów ogniw paliwowych do samochodów Farm wiatrowych lub paneli słonecznych do produkcji prądu ze źródeł odnawialnych Infrastruktury do produkcji płynnego wodoru, który można by było przechowywać i potem transportować do konsumenta Stacji wodorowych na miejsce obecnych stacji benzynowych

5 Gospodarka wodorowa musiałaby zaspokoić także potrzeby handlu oraz podróży powietrznych i morskich.

6 Zalety wodoru: Może być produkowany przy użyciu energii z wiatru, słońca, wody czy jądrowej. Czyste spalanie. Woda jest jedynym odpadem ze spalania wodoru. Przenośny: może być najbardziej praktycznym sposobem przechowywania prądu, potrzebnego do napędzania samochodów.

7 Problemy z wodorem - 1 Właściwości fizyczne:
10 x bardziej palny niż benzyna Pole rażenia, przy ewentualnym wybuchu, jest 20 x większe niż to od benzyny W porównaniu do objętości, jaką zajmuje, dostarcza mało energii (wymaga dużych zbiorników) Płomień jest niewidoczny Mały rozmiar cząsteczek wodoru sprawia, że łatwo może dochodzić do wycieków Łatwo doprowadza do korozji (połączenia rur, zawory, uszczelki, itp.)

8 lub Problemy z wodorem - 2
Obydwie formy przechowywania są problematyczne Ciekły wodór jest bardziej praktyczny dla transportu, ALE POWODUJE ON: 30%-owe straty wywołane procesem skraplania + 1.7%-owe straty dziennie na skutek parowania Jako gaz, musi być przechowywany pod wysokim ciśnieniem (12 atm. do 350 atm.) lub Sprężony wodór na użytek autobusów Ciekły wodór na użytek samochodów Exxon-Mobile Report, Oct. 2004

9 Problemy z wodorem - 2 Obydwie formy przechowywania są problematyczne
Niezależnie od stanu skupienia wodoru, jeśli będziesz nim tankować swój samochód, możesz zapomnieć o parkowaniu w garażu Exxon-Mobil Report, Oct. 2004

10 Problemy z wodorem - 2 Transport do stacji wodorowych byłby problematyczny = By przewieźć ten sam ekwiwalent energii do stacji, wodór wymagałby 21 razy większej ilości ciężarówek niż benzyna* Wyobraź sobie, jak wiele ciężarówek wypełnionych wodorem, musiałoby jeździć po drogach. A co z wypadkami? * The Future of the Hydrogen Economy: Bright or Bleak?, Baldur Eliasson and Ulf Bossel, ABB Switzerland Ltd.

11 Problemy z wodorem - 3 Wpływ na warstwę ozonową:
Wycieki wodoru miałyby podobny efekt do freonów (CFCs) Pośrednio mógłby spowodować nawet 10%-owe obniżenie poziomu ozonu w atmosferze Naukowcy wciąż nie są pewni, co do wpływu wodoru na atmosferę, ponieważ nadal nie do końca znają przebieg cyklu wodorowego. Gdyby wodór miał na zawsze zastąpić paliwa kopalne: Kalifornijski Instytut Technologii, 12 czerwca 2003

12 Wszystkiemu winne są prawa termodynamiki!
Problemy z wodorem - 4 Wodór jest tylko nośnikiem energii, a nie jej źródłem. Nie istnieją żadne podziemne złoża wodoru, które moglibyśmy eksploatować Wytworzenie wodoru wymaga zużycia większej ilości energii, niż ta, która potem zostanie z niego uwolniona – zawsze! W procesie z elektrolizą i ogniwami paliwowymi tracone jest ¾ energii* Dlaczego? – ponieważ produktem ubocznym procesu jest: ciepło (energia cieplna) Wszystkiemu winne są prawa termodynamiki! * “The Party’s Over: Oil, War and the Fate if Industrial Societies”, Richard Heinberg

13 Technologia nie jest jeszcze gotowa:
Problemy z wodorem - 5 Technologia nie jest jeszcze gotowa: Wciąż trwają prace nad ogniwami paliwowymi do samochodów Możliwe, że będziemy musieli uciec się do stosowania wodoru jako paliwa bezpośrednio w silnikach spalinowych

14 Problemy z wodorem - 6 W praktyce, cały wodór, używany dziś do celów komercyjnych, pochodzi z gazu ziemnego lub z gazyfikacji węgla.* Infrastruktura potrzebna do elektrolizy wody na ogromną skalę, przy użyciu energii wiatrowej lub słonecznej, musiałaby być wybudowana od zera. * Mr. D.R. Simbeck, Vice President Technology, SFA Pacific, Inc., Mountain View, CA

15 $$$ Problemy z wodorem - 7 Koszty infrastruktury:
Zamiana infrastruktury benzynowej w wodorową wymagałaby ogromnych ilości: Energii $$$ Kapitału

16 Jak widzisz, wodór wyprodukowany z wody jest znacznie droższy
Exxon-Mobil Report, Oct. 2004

17 Pomyśl, z czego musiałbyś zrezygnować, by móc jeździć samochodem, gdyby zwykłe tankowanie kosztowało 400$?

18 Problemy z wodorem - 8 Obecnie nikt nie produkuje wodoru, przy użyciu energii wiatrowej czy słonecznej, do celów komercyjnych: To się po prostu nie opłaca, gdy gaz ziemny jest tak tani! Czy kiedykolwiek będzie się to opłacało?

19 Gdy gaz i ropa podrożeją:
Bardziej opłacalne, niż przerzucanie się na wodór, będzie po prostu: Chodzenie pieszo Kupienie mniejszego auta Jeżdżenie rowerem Korzystanie z transportu publicznego

20 James Howard Kunstler o wodorze:
“Szeroko rozpowszechniona opinia, że wodór ocali cywilizację technologiczną od szybko nadchodzącego rozstania z gazem i ropą, jest dobrym przykładem tego, jak bardzo nasze, uzależnione od ropy, społeczeństwo pragnie nadal żyć złudzeniami.” The Long Emergency, James Howard Kunstler

21 Some analysts conclude that:
Niektórzy analitycy twierdzą, że: GOSPODARKA oparta na WODORZE nigdy nie będzie realna z punktu widzenia ekonomii

22 Ostatnio w mediach dużo mówi się o etanolu.
Czy etanol nie mógłby zastąpić benzyny?

23 Uprawianie paliwa…

24 Uprawianie kukurydzy, tylko po to, by zrobić z niej etanol, wymaga mnóstwa ziemi, która teraz służy do produkcji pożywienia.

25 Przypuśćmy, że od jutra Amerykanie zaczną pracować jak szaleni…
…i do 2020 roku przystosują wszystkie ze swoich 300 milionów samochodów do paliwa z etanolu… Zgadnij, jak dużo ziemi musieliby w tym celu przeznaczyć na uprawy kukurydzy.

26 Na dzień dzisiejszy, pola uprawne stanowią 19% powierzchni USA
Na czerwono oznaczone są stany, które trzeba by w całości przeznaczyć pod uprawę kukurydzy, by do 2020 roku w USA zastąpić benzynę etanolem. Na dzień dzisiejszy, pola uprawne stanowią 19% powierzchni USA Exxon-Mobil Report, Oct. 2004

27 Czy mądre jest przeznaczanie pól uprawnych na produkcję paliw, w świecie, gdzie produkuje się coraz mniej żywności? Ilość kukurydzy, która jest potrzebna na jedno tankowanie samochodu, wystarczy na wyżywienie człowieka przez rok. Kto kupi tę kukurydzę? Żyjący za dolara dziennie mieszkaniec Afryki lub Azji (takich ludzi jest ponad miliard) czy zarabiający 100 tysięcy $ Amerykanin?

28 Zabieranie ziemi służącej do produkcji żywności:
Wypowiedź Lestera Browna, przewodniczącego Instytutu Polityki na rzecz Ziemi: “Nacisk amerykańskich producentów samochodów na auta, zdolne do jeżdżenia na etanolu z kukurydzy, spowoduje wzrost cen żywności i głód na świecie. Ogromna liczba destylarni, działających oraz dopiero planowanych, zagraża zmniejszeniem ilości pożywienia dostępnego do bezpośredniej konsumpcji dla ludzi.”

29 Istnieje jeszcze jeden problem dotyczący etanolu wytwarzanego z kukurydzy:
Wskaźnik EROEI jest bardzo niski i wynosi zaledwie 1,7. Oznacza to, że na każde wyprodukowane 1,7 jednostek energii, marnuje się jedna jednostka energii. W niektórych stanach USA EROEI etanolu jest nawet <1! Zużywamy prawie tyle samo energii na uprawę kukurydzy oraz destylację jej do etanolu, ile potem otrzymujemy w wyniku spalania tego bio-paliwa.

30 Niektórzy analitycy mówią, że:
Jeśli zamierzamy produkować etanol z kukurydzy… …to równie dobrze możemy biegać w kółko za własnym ogonem!!!

31 A co z firmami produkującymi ten drugi rodzaj etanolu?

32 A! masz na myśli alkohol z celulozy – etanol produkowany z celulozy, włóknistych części roślin, takich jak łodygi czy gałęzie. Alkohol ten różni się tym od etanolu z ziaren, że wymaga znacznie dłuższej obróbki, by wytworzyć monomery cukru, które są pożywką dla mikroorganizmów odpowiedzialnych za fermentację alkoholową. Ale istnieje wiele znacznie poważniejszych wad tego procesu…

33 By przekonać się, o jakie wady chodzi, polecam obejrzenie filmu:
Autorem jest David Fridley:

34 No dobrze, a co z olejem napędowym, który wytwarzacie z tych małych zielonych stworzonek?

35 Masz pewnie na myśli biodiesel z alg:
Możesz znaleźć ciekawe dokumenty w Internecie na temat tego, jak wspaniała będzie ta technologia, gdy wreszcie ją dopracujemy na tyle, by mogła działać. Jeśli wierzyć zarzutom odnośnie tego paliwa, to za ułamek kosztów związanych z rocznym importem paliwa z alg, USA mogłyby wybudować infrastrukturę potrzebną do zastąpienia wszystkich potrzeb kraju związanych z paliwami płynnymi. Naukowiec badający kolbę z olejem napędowym pochodzącym z alg

36 Botryococcus - rodzaj alg, produkujących olej napędowy
Biodiesel z alg: Do procesu mogłyby być użyte ścieki z gospodarstw rolnych i miast, na których rozwijałyby się algi produkujące olej napędowy. Olej mógłby być spalany bezpośrednio w silnikach diesel’a, o ile wzbogaciłoby się go w 10% metanolem. Botryococcus - rodzaj alg, produkujących olej napędowy Michael Briggs, University of New Hampshire, Physics Dept.

37 Biodiesel z alg: Jeśli coś brzmi zbyt dobrze, by mogło być prawdziwe…
…wyciągnij własne wnioski Olej z alg był dotąd produkowany jedynie w warunkach laboratoryjnych. Na razie wciąż nie nadaje się do produkcji przemysłowej.

38 Słyszałem, że można by ich używać do produkcji wodoru.
Z mojego statku widziałem trochę paneli słonecznych. Czy one nie mogłyby zaradzić kryzysowi naftowemu? Słyszałem, że można by ich używać do produkcji wodoru.

39 Panele fotowoltaiczne zamieniają promieniowanie słoneczne bezpośrednio w prąd elektryczny.

40 US General Services Admin., Pacific Rim Region
Zalety: Cichy proces Panele mogą być instalowane na dachach, blisko miejsca wykorzystania produkowanej energii Łatwe w utrzymaniu (mycie i odśnieżanie) US General Services Admin., Pacific Rim Region

41 Problemy z panelami - 1 Panele słoneczne zajmują dużą powierzchnię
By zastąpić 1 reaktor jądrowy, trzeba by użyć 75 km2 paneli słonecznych (na południu Kanady)

42 Problemy z panelami - 2 Nie pracują, gdy: 2) Jest noc
1) Jest pochmurno (listopad, grudzień)

43 …dopóki nie zamieni się go w paliwo
Problemy z panelami - 3 Wyprodukowany prąd nie może zostać użyty w celach transportowych …dopóki nie zamieni się go w paliwo

44 $$$ Problemy z panelami - 4
Prąd z paneli słonecznych jest znacznie droższy, niż zwykliśmy płacić: Elektryczność z paneli słonecznych kosztuje obecnie 30¢ / kWh* vs. 6¢ za elektryczność z węgla lub elektrowni wodnych $$$ *

45 Dużym problemem paneli słonecznych jest to, że nie znamy na razie taniego sposobu przechowywania energii wytworzonej w ciągu dnia… …tak, byśmy mieli energię do zapalenia światła w nocy.

46 Elektryczność z energii słonecznej
Jednym ze sposobów obejścia tego problemu, mogłoby być zamienianie nadwyżek elektryczności wyprodukowanej w ciągu dnia w wodór – a potem zamiana wodoru w prąd w ciągu nocy. Elektryczność z energii słonecznej Wodór Elektryczność

47 Problem polega na tym, że na każdym etapie takich przemian, część energii zamienia się ciepło, które tracimy. Znowu prawa termodynamiki wszystko psują!

48 Oto przykładowe straty energii, z którymi trzeba się liczyć, na każdym etapie procesu:
Panele produku-jące prąd Straty wodoru, wywołane przechowy-waniem i transportem Ogniwa paliwowe zamieniają wodór z powrotem w prąd Transformacja i przesył Konsument 25%* Straty energii: 15%** 20%z 10% zz Wytwarza-nie wodoru w procesie elektrolizy Skraplanie wodoru, by można było go przecho-wywać 30%* * The Future of the Hydrogen Economy: Bright or Bleak? Baldur Eliasson and Ulf Bossel ABB Switzerland Ltd., Corporate Research, Baden-Dättwil / Switzerland ** Exxon-Mobil Report, Oct. 2004 z “Solid Oxide Fuel Cell Developers Claim 50% Efficiency” I.H.S. Petrochemicals “Fuel Cell Efficiency: A Reality Check”, E.V. World zz Overview of the Electric Grid, U.S. Department of Energy

49 Ze względu na straty energii, koszt 57¢ za kWh wzrasta do 93¢ za kWh !!!*
Panele produku-jące prąd Straty wodoru, wywołane przechowy-waniem i transportem Ogniwa paliwowe zamieniają wodór z powrotem w prąd Transformacja i przesył Konsument 25%* Straty energii: 15%** 20%z 10% zz Wytwarza-nie wodoru w procesie elektrolizy Skraplanie wodoru, by można było go przecho-wywać 30%* *Kalkulacje kosztów wykonane przez autora

50 Kanadyjczycy płacą obecnie od 5¢ do 8¢ za kWh
Z tych kalkulacji wynika, że ich rachunek: 100$ miesięcznie wzrósłby do 1500$!!! A moje obliczenia to i tak najbardziej optymistyczna opcja!

51 Problemy z panelami - 5 Na 45 szerokości geograficznej panele słoneczne potrzebują 5 lat działania, by zwrócić energią zużytą w procesie ich produkcji.

52 Jest raczej mało prawdopodobne, że w przyszłości będziemy w stanie wymieniać panele słoneczne dzięki energii z nich uzyskanej.

53 Koszty produkcji paneli słonecznych są bardzo uzależnione od kosztów energii. Tak więc, produkcja paneli słonecznych z czasem stanie się bardzo droga.

54 Była bardzo wietrzna pogoda, gdy tu lądowałem
Była bardzo wietrzna pogoda, gdy tu lądowałem... Dlaczego Kanada nie zainwestuje w wiatraki? Moglibyście mieć je wszędzie!

55 Zalety energetyki wiatrowej:
Ceny energii porównywalne z paliwami kopalnymi Wiele nadających się do tego miejsc w Kanadzie Od momentu wybudowania nie ma zanieczyszczeń Odnawialne źródło energii Ogromny potencjał

56 Problemy z energetyką wiatrową - 1
Nieregularne dostawy – wiatraki nie działają, gdy: 1 - wiatr jest zbyt silny wiatr jest zbyt słaby

57 Problemy z energetyką wiatrową - 2
Nieregularność dostaw wpływa na cenę za kWh Produktywność wiatraków ocenia się w stosunku do ich szczytowej produkcji – przy idealnym wietrze. Obecnie moc, wyprodukowana przez wiatraki, w skali roku waha się pomiędzy 16% a 35% szczytowej produkcji. Tzn.: farma wiatrowa o mocy 1000 MW może wyprodukować średnio 250 MW w przeciągu roku

58 Problemy z energetyką wiatrową - 3
Okresy, gdy wiatraki nie pracują, wymagają zabezpieczenia w postaci paliw kopalnych Innymi słowy, zawsze powinniśmy mieć w zanadrzu tradycyjną elektrownię na wypadek okresów bezwietrznych. Nadal potrzebu- jemy: Na dni bez wiatru:

59 Problemy z energetyką wiatrową - 3
Tak więc, farmy wiatrowe, nie zmniejszą rozmiarów infrastruktury, związanej z energetyką tradycyjną.

60 Problemy z energetyką wiatrową - 4
Trudności z przechowywaniem nadwyżek energii Energia mogłaby być przechowywana w postaci płynnego wodoru lub poprzez wpompowywanie wody do specjalnych zbiorników, ale należałoby do tego wybudować odpowiednią infrastrukturę. Inne metody mogłyby być możliwe, ale trzeba by je najpierw wynaleźć.

61 Problemy z energetyką wiatrową - 5
Nie nadaje się do transportu, poza 2 wyjątkami: 1- Każda kWh energii, wyprodukowanej przez wiatraki, oznacza 1 kWh, do której produkcji nie trzeba spalać gazu czy ropy. Ropę i gaz, zaoszczędzone w ten sposób, można użyć do celów transportowych. 2- Prąd z wiatraków można użyć do produkcji płynnego wodoru do transportu, ale byłoby to niezwykle kosztowne.

62 Analitycy ds. energii twierdzą, że:
Wiatr jest najbardziej efektywnym kosztowo odnawialnym źródłem energii po wodzie. Zalecają oni intensywne inwestowanie w energetykę wiatrową, dopóki ropa jest jeszcze tania.

63 A co z uroczymi samochodzikami na sprężone powietrze
A co z uroczymi samochodzikami na sprężone powietrze? Moglibyście użyć energii wiatru lub słońca, by wyprodukować prąd do sprężania powietrza…

64 Około 8 koni mechanicznych prądu jest potrzebnych do produkcji jednego konia mechanicznego sprężonego powietrza.* Czy to mądry sposób na użytkowanie tak drogiej energii słonecznej czy wiatrowej? Czy stać nas na to? W pierwszej kolejności, pomyśl jednak o tych wszystkich baryłkach ropy, potrzebnych do wyprodukowania takiego samochodu. * Minnesota Technical Assistance Program

65 I na koniec: stara, dobra, niezawodna energetyka wodna:
Główne problemy…

66 Elektrownie wodne zaspokajają obecnie około 3% potrzeb energetycznych świata. Nawet, gdyby przegrodzić tamami wszystkie rzeki świata, to nie rozwiąże to problemu. 66

67 Osady zbierające się za tamą, sprawiają, że zbiorniki w ciągu kilku wieków stają się bezużyteczne

68 Tamy zaburzają naturalną topografię, faunę oraz florę miejsca, gdzie chcemy je wybudować

69 Być może masz wrażenie, że posuwamy się za daleko w wykorzystywaniu zasobów Ziemi. Przeczytaj o tym, jak w przeszłości społeczeństwa robiły to samo – więcej w Rozdziale 4. Kliknij tutaj, by wybrać rozdział