Wskaż Lidera Polskiej Chemii













Logo Chemical Online

20% do 2020 roku

20.05.2007 01:59:54

Jest to popularne określenie zobowiązania podjętego przez przywódców krajów Unii Europejskiej podczas wiosennego posiedzenia Rady Europy w 2007r. Zobowiązanie jest nieco bardziej skomplikowane: o 20% ma zmaleć (w porównaniu z rokiem 1990) emisja gazów cieplarnianych z krajów członkowskich i z obecnych 6,5% do 20% ma wzrosnąć udział źródeł odnawialnych w tworzeniu pierwotnej energii krajów EU-27.

Pierwsze zobowiązanie jest elementem przetargu o kształt umowy, która zastąpi kończący swoją ważność w roku 2012 Protokół z Kyoto. Przywódcy zadeklarowali chęć podniesienia zobowiązania do 30%, jeśli do ograniczania emisji przyłączą się inne kraje, zwłaszcza USA, Chiny i Indie. Unia może licytować bardzo odważnie: do spełnienia tych celów wystarczy jej dalsze rozszerzenia na wschód, zwłaszcza akcesja Ukrainy. Każde unowocześnienie i racjonalizacja gospodarki krajów byłego RWPG przynosi spadek zużycia energii, nawet przy wzroście gospodarczym. Zobowiązania te oznaczają jednak spadek netto zużycia energii również w krajach ”starej” Unii, co napotyka na opory. Teoretycznie wystarczy zastąpić przestarzałe technologie najnowocześniejszymi, jednak skłonienie prywatnych firm do wymiany wysłużonych, ale sprawnych urządzeń na nowsze, z reguły dużo droższe, jest bardzo trudne. Zgodę Polski uzyskano deklarując 20% jako cel całej Unii, a nie poszczególnych krajów.
Znacznie trudniej będzie zwiększyć udział surowców odnawialnych i tu Radę podejrzewać można o skłonność do wizjonerstwa z zaniedbaniem realiów, o czym poniżej. Od listopada 2006 r. do lutego 2007 serię podobnych deklaracji złożył prezydent Bush. Jego plan to zwiększenie udziału odnawialnych źródeł energii do 30%, do roku 2030 (2 razy 30). Inne sformułowanie celu to zmniejszenie o 75% importu ropy bliskowschodniej. Podobne zapowiedzi, bez deklarowania liczb i dat, dobiegają z Chin, gdzie nie powiódł się zakończony niedawno 5-letni plan racjonalizacji zużycia energii i zmniejszenia obciążenia środowiska naturalnego. Prezydent Bush zawarł z krajami Ameryki Łacińskiej układ początkujący międzynarodowy rynek etanolu (deklaruje się chęć zastąpienia nim ropy naftowej). Głównym powodem szturmu polityków na gospodarkę nie jest, wbrew deklaracjom, chęć ochrony środowiska naturalnego i zapobieżenia katastrofie klimatycznej, lecz bezpieczeństwo energetyczne gospodarek. 70% udokumentowanych zasobów kopalnych węglowodorów (dostarczają światowej gospodarce ok. 60% energii) znajduje się w „strategicznej elipsie energetycznej” obejmującej ziemie od Półwyspu Arabskiego po Zachodnią Syberię, w tym Irak, Iran i Afganistan.

Aktualna sytuacja
Oszczędzanie energii byłoby doskonałym sposobem na rozwiązanie większości związanych z nią kłopotów, ale spotyka się ze zdecydowaną niechęcią polityków, a często całych społeczeństw. Przeciętny Amerykanin zużywa dwa razy więcej energii niż przeciętny Europejczyk, 10 razy więcej niż Chińczyk, 20 razy więcej niż Hindus i 30 razy więcej niż Afrykanin. Mimo narzekań ekonomistów, paliwa kopalne są w dalszym ciągu tanie: mimo 8-krotnego wzrostu cen ropy w ciągu 8 lat, zapotrzebowanie na nią wzrosło o połowę. Przed 2 laty „równowagową” cenę ropy określano jako USD 180/baryłka. Obecne 50-70 USD nie skłania głównych konsumentów do oszczędzania. Skutecznie blokuje też rozwój alternatywnych źródeł energii, z reguły dużo droższych lub wymagających dużych inwestycji. Dla przemysłu chemicznego droższe węglowodory są poważnym utrudnieniem, ale nie dramatem. Zapowiedzią dramatu jest za to zbliżanie się do maksimum wydobycia ropy („pik Hubberta”) i to powinno skłonić przemysł do szukania alternatywnych surowców. W latach „zimnej wojny” uważany za strategiczny przemysł chemiczny otrzymywał zawsze potrzebne mu ilości węglowodorów, a równowagi rynkowej szukano głównie kosztem konsumentów paliw. Teraz zmieniło się to: politycy szukając szybkiej popularności popierają i często dotują konsumpcję indywidualną, zaniedbując główne interesy gospodarek.
Opublikowany w październiku 2006 r. „raport Sterna” (sir Nicholas Stern kieruje Rządową Służbą Ekonomiczną Wielkiej Brytanii) wzywa do natychmiastowej akcji dla ratowania aktualnego klimatu Ziemi. Jeśli się jej nie podejmie w ciągu najbliższych 10-20 lat (kosztem ok. 1% dochodu narodowego wszystkich państw), to nastąpią nieodwracalne zmiany, które kosztować będą ludzkość ok. 20% PKB. Chodzi wyłącznie o liniowe zmiany temperatury i w konsekwencji parowania oraz opadów i poziomu mórz. Już zaznaczające się braki wody w Chinach, Indiach i Ameryce Łacińskiej „po prostu się pogłębią”, zmuszając miliardy ludzi do emigracji i likwidując znaczną część ziem uprawnych. Wprawdzie zmiany temperatur uzdatnią pod uprawy znaczne obszaru Syberii i Kanady, ale zanim staną się one wydajne rolniczo minie parę pokoleń, a 6,7 mld ludzi (wkrótce 9 mld) trzeba żywić nieustannie. Raport nie wspomina o hipotetycznych zmianach nieliniowych w rodzaju zmian w przebiegu prądów oceanicznych, które mogą np. znacząco ochłodzić zachodnią Europę (możliwe jest również spustynnienie całej Europy) czy podgrzać tropiki powyżej możliwości egzystowania tam ludzi bez klimatyzacji. Takie wydarzenia nie wyrażałyby się w procentach utraconych przychodów, lecz w procentach ludzi, którzy je przeżyją.

Aktualna gospodarka
Głównym źródłem energii dostępnej na Ziemi jest Słońce. Jego światło umożliwia fotosyntezę, początek wszystkich łańcuchów pokarmowych. Zapewnia więc ono funkcjonowanie życia, którego skutkiem jest m.in. gromadzenie się odpadów i pozostałości (biomasy), z biegiem czasu zamieniających się m. in. w paliwa kopalne. Nierównomierność naświetlania powierzchni Ziemi powoduje wiatry, opady atmosferyczne i prądy morskie, których ukierunkowanie i przypływy zapewniają obroty Ziemi wokół Słońca i własnej osi. Wszystkie one są (w bardzo różnym stopniu) źródłami energii pozyskiwanej przez ludzi. Energie związane z Ziemią (geotermalne, radioaktywność) są pozostałościami wspólnej dla Ziemi i Słońca przeszłości. Wykorzystanie biomasy i siły napędowej w postaci zwierząt umożliwiały funkcjonowanie na Ziemi ok. 300 mln ludzi (kilkakrotnie liczba ta była przekraczana, ale za każdym razem „klęski elementarne” w rodzaju nieurodzaju i chorób przywracały bezpieczny poziom zaludnienia). Pierwsza rewolucja przemysłowa doprowadziła poprzez wykorzystanie maszyn do pozyskiwania energii z paliw kopalnych i umożliwiła skokowy przyrost zaludnienia. Druga rewolucja przemysłowa doprowadziła do prawie pełnego zastąpienia energii istot żywych przez paliwa (ludzie nadzorują pracę maszyn), co doprowadziło do rozkwitu górnictwo, zwiększając ilość dostępnych surowców mineralnych powyżej zapotrzebowania gospodarki (ważnym zadaniem gospodarczym stało się znajdowanie zastosowań dla nowo dostępnych dóbr). Podczas tej rewolucji w latach 70-tych lub 90-tych XIX w. (źródła różnią się tu znacząco) energia pozyskiwana z surowców kopalnych stała się większa od pozyskiwanej z biomasy. Działo się to przy wykorzystywaniu ok. 700 GW, głównie energii termicznej. W roku 1850 aż 85% konsumowanej przez ludzkość energii pochodziło z biomasy, obecnie wszystkie źródła odnawialne dają 15% (głównie opał wykorzystywany przez biedaków i energia wodna). Obecnie postulowane zmiany doprowadzą do przesunięć strumieni surowców energetycznych odpowiadających możliwości produkowania 6 TW energii (połowa światowej produkcji).
Deklarowane obecnie zmiany Komisja Europejska nazywa „kolejną rewolucją przemysłową” i wszystko wskazuje na to, że ma rację. Druga rewolucja przemysłowa doprowadziła do koncentracji gospodarki, zwiększanie skali produkcji umożliwiało zmniejszanie udziału kosztów stałych w ich całokształcie. Istotne, zwłaszcza w dobie globalizacji, stały się koszta transportu produktów i surowców. Bardziej opłacalne stało się wykorzystywanie paliw o jak największej „gęstości energii”. Kilogram suchej biomasy daje przy spaleniu 12-15 MJ, kilogram węgla kamiennego 25-30 MJ a kilogram ropy naftowej aż 42 MJ. Wykorzystywanie, a co najmniej przerób paliw odnawialnych odbywać się musi w miejscu ich pozyskiwania, a więc ilość wyprodukowanej energii będzie ściśle powiązana z lokalnymi zasobami surowców. Zmieni to całkowicie geograficzny rozkład produkcji, przywracając częściowo zasady gospodarowania lokalnego i wyludni wiele spośród największych miast.
Skalę tych zmian podał w marcowym numerze OECD Observer prof. Vaclav Smil z University od Manitoba. W planowaniu gospodarczym uwzględniać trzeba „gęstość mocy”, która jest bardzo różna dla różnych źródeł i odbiorców energii. Generalnie pożądane gęstości mocy są większe od dostępnych ze źródeł odnawialnych, ale wielkości energii są zbliżone, co daje możliwości manewru, niestety przy rewolucyjnych zmianach w życiu ludzi. Ogromnym problemem jest wykorzystanie stworzonych mocy. Elektrownia opalana węglem pracuje przez ponad 75% czasu, atomowa wykorzystuje go jeszcze lepiej (ponad 90%). Większość źródeł odnawialnych daje możliwości wykorzystania przez nie więcej niż 25% czasu eksploatacji (zmienność wiatrów, nasłonecznienia itp.), stąd nadal największe udziały w energii odnawialnej mają biomasa i hydroelektrownie.

Wykorzystanie biomasy
Pomiędzy Ziemią a jej atmosferą krąży (w postaci gazów) 200 mld ton węgla rocznie. Zdecydowana większość ziemskiego przychodu wchłaniana jest przez oceany, gdzie fotosynteza umożliwia wzrost planktonu. Z tego, co wchłaniają lądy, najwięcej pozostaje w glebach, jako mikroflora. Znacznie mniej tworzy rośliny, z czego znikoma część ich jadalne fragmenty, będące celem pracy rolników. Dotychczasowe plany wykorzystania biomasy zaczynają od końca, w dodatku w sposób powodujący konkurencję między potrzebami żywieniowymi biedaków i potrzebami transportowymi krajów bogatych. Amerykański ekonomista Lester R. Brown napisał: „Współzawodnictwo o zboże pomiędzy 800 milionami zmotoryzowanych, którzy chcą podtrzymać swoją mobilność, a 2 miliardami najbiedniejszych, którzy usiłują po prostu przeżyć, jawi się jako wydarzenie epickie” (cytat za brytyjskim The Independent, artykuł nosi tytuł „The Big Green Fuel Lie”). Wszystkie opłacane przez amerykańskich podatników analizy opłacalności stosowania etanolu jako dodatku do benzyny wypadają pozytywnie: nakłady na uprawę i przerób kukurydzy są o 20% mniejsze od korzyści ze spalania alkoholu, podobnie rzecz się ma z emisjami gazów cieplarnianych. Różnice są jednak zbyt małe, by przy znacznym marginesie błędu, opracowania te dawały pewność. Jak przyznała autorka jednej z analiz, ogólny kierunek jest dobry, a korzyści będą widoczne, gdy oprócz ziaren do produkcji etanolu używane będą łodygi i kaczany kukurydzy. Na to, czyli na etanol celulozowy, przyjdzie jednak poczekać: Departament Energii liczy na uruchomienie produkcji w roku 2012.
Żadnych wątpliwości nie ma natomiast przy liczeniu efektywności „biodiesla” do popularnych w Europie silników z samozapłonem. Znowu możliwości produkcji roślin oleistych w krajach bogatych są ograniczone, co prowadzi do konkurencji pomiędzy paliwowym a spożywczym wykorzystaniem tych samych upraw. W południowej Azji uprawia się jednak palmy oleiste, dające bardzo tani olej. W ostatnich latach rozwój ich upraw zaczął zagrażać delikatnej równowadze ekologicznej dżungli tropikalnej, co może mieć katastrofalne następstwa dla ponad 300 milionów ludzi. Poważnym problemem biodiesla jest pozostająca po jego syntezie gliceryna. Problem ten jest różnie rozwiązywany przez różne firmy i ośrodki badawcze, zanosi się na to, ze wkrótce zniknie. Dwa ciekawe rozwiązania opracował Instytut Chemii Przemysłowej: pierwszym jest prowadzenie transestryfikacji tłuszczów nie alkoholem, lecz estrem: powstaje nie gliceryna, lecz jej ester, który bez rozdzielania będzie mógł być dodawany do paliw; drugim jest odwadnianie gliceryny do akroleiny i dalsze utlenianie do kwasu akrylowego, pożądanego monomeru.

Postęp w dziedzinie pozyskiwania alkoholu z roślin odbywa się również w sferze fermentacji. Poszukiwane są lepsze od drożdży katalizatory tej reakcji. Alkohol celulozowy może być pozyskiwany w kilkuetapowym procesie hydroliz, oczyszczań i fermentacji, można go otrzymywać jednoetapową fermentacją z udziałem drożdży i celulaz, można też opracować metodami inżynierii genetycznej nowe organizmy, które przeprowadzą ten proces (podstawowa metoda w USA). Badane w Szwecji grzyby Zygomycetes pozwalają na otrzymywanie etanolu z odpadów biologicznych, a aktywnością fermentacyjną znakomicie przewyższają drożdże. Badania termitów prowadzone przez zespół z University of Florida doprowadziły do odkrycia 4 genów kodujących enzymy rozkładające celulozę: 3 z nich należą do bakterii żyjących w przewodach pokarmowych termitów.
Innym popularnym sposobem pozyskiwania paliw z biomasy jest beztlenowa fermentacja płynnych odpadów. Daje ona „biogaz”, umożliwiający wielu gospodarstwom rolnym samodzielność energetyczną, niestety kosztem budowania wielu dużych i szczelnych zbiorników, wyposażonych w armaturę, pompy itp. Dostępne obecnie szczepy bakterii metanogennych umożliwiają zakończenie fermentacji w ciągu 2 tygodni (jeszcze niedawno były to 2 miesiące). W państwach północnoeuropejskich funkcjonują nawet elektrownie na biogaz, jednak głównym celem fermentacji odpadów jest ich unieszkodliwienie przed wprowadzeniem do środowiska (m. in. usuniecie zapachu).
Współspalanie biomasy i odpadów z tradycyjnymi paliwami jest techniką powszechnie stosowaną w krajach bogatych, a więc oszczędnie gospodarujących. Wymaga ona jednak by odpady były względnie suche i znormalizowane kalorycznie. Poza tym, odpadów na ogół nie opłaca się wozić na większe odległości, chyba że są bardzo kłopotliwe środowiskowo (wtedy ich przewóz również jest kłopotliwy). Spalane są najczęściej odpady tartaczne, papiernicze i rolne (słoma itp.), w specjalnych piecach spalana jest bogata w ligniny „czarna ciecz”, odpad z produkcji papieru. Od kilku lat rozwijana jest uprawa „roślin energetycznych” (energy crops), w Polsce wierzb i brzóz. Wyróżniają się one szybkim przyrostem masy i małymi wymaganiami agrotechnicznymi. Popularny w USA switchgrass (Panicum virgatum, trawa z prerii, rośnie średnio do 2 m) podobno nie wymaga nawożenia ani zabiegów agrotechnicznych, ale gdy zacznie się go uprawiać nawet na prerii, ale w warunkach niekoniecznie najlepszych (na dziko nie opanowuje wielu terenów), to niewątpliwie zaczną się kłopoty i wydatki. Poza tym jego spalanie daleko od miejsca upraw stopniowo wyjałowi ziemię, która wymagać będzie nawożenia. Wikliny uprawiane w Holandii nawozi się odpadowym szlamem pozostałym po czyszczeniu kanałów, a wierzby posadzone na terenie byłych wysypisk byłej NRD są spalane na miejscu, by swoim popiołem zasilić ubogie ziemie. W Europie popularność zdobywa pochodzący z Azji Miscasnthus (rośnie do 4 m, nie należy go mylić z „trawą słoniową”, która rośnie wolniej), propagowana jest afrykańska Iatropha. Uprawy takie mogą w skali globu zaspokoić wszystkie potrzeby energetyczne ludzkości.
Amerykańskie Departamenty Energii i Rolnictwa wydały w roku 2005 raport o możliwościach wykorzystania biomasy jako surowca. Szacuje się w nim możliwość pozyskania z zasobów leśnych 368 mln, a z zasobów ziem rolniczych aż 998 mln ton suchej biomasy rocznie. Po przerobie na paliwa ma to zastąpić ponad 1/3 obecnej amerykańskiej konsumpcji paliw kopalnych. W krajach mniej rozrzutnie gospodarujących energią zapewniłoby to jej nadwyżki.
Znacznie większy potencjał kryje się w mikroalgach. Rozwijają się one w wodzie morskiej tak szybko, że czynnikami ograniczającymi ich wzrost są naświetlanie i dostępność CO2. Badania na uniwersytecie stanowym Colorado dały roczne uzyski suchej biomasy rzędu 1 t z 1 m2, a więc znacznie większe niż z roślin uprawianych w ziemi. Wynika to z braku niektórych potrzeb, o których zaspokojenie zadbać muszą rośliny lądowe. Najważniejszą z nich jest fizyczne rozdzielenie miejsc z których rośliny czerpią wodę i minerały od miejsc w których odbywa się fotosynteza i ustabilizowanie tego sztywną i wytrzymałą konstrukcją. Transport roztworów wzdłuż tej konstrukcji też zużywa dużo energii, nie jest więc niespodzianką, ze mikroorganizmy rozwijają się znacznie szybciej od organizmów wielokomórkowych. Pierwsze projekty komercyjnego wykorzystania planktonu dotyczą zawartego w nim tłuszczu (organizmy wodne zazwyczaj zawierają dużo tłuszczy). Mówi się o paszowym wykorzystaniu pozostałości, jednak problemem może tu być, podobnie jak przy bezpośrednim spalaniu, zawartość soli. Prymat technologiczny w hodowli mikroalg dzierży firma Solix, spin-off uniwersytetu stanowego Colorado, która rozwiązała problem mieszania hodowli i wydzielania alg (przez wirowanie).

Paliwa tradycyjne
W roku 2005 nastąpił powrót węgla jako głównego źródła energii elektrycznej. Zawdzięczamy to Chinom i Indiom, których gwałtownie rozwijające się gospodarki potrzebują ogromnych ilości energii, a miejscowy węgiel (wydobywany kosztem życia coraz liczniejszych górników) jest tańszy od importowanej ropy naftowej i gazu ziemnego. Przez najbliższe 13 lat wykorzystanie tradycyjnych paliw przez kraje Unii pozostanie bez zmian, lub będzie rosło o pojedyncze procenty rocznie. Rotacja urządzeń wykorzystujących energię i prawidłowa polityka rządów powinny prowadzić nawet do spadku zużycia paliw kopalnych. Nowością, której wprowadzenia ma nas niebawem czekać, jest IGCC czyli powiązana z produkcją energii gazyfikacja paliwa. Jest ona sprawdzona w USA na gazie ziemnym, a więc paliwie nie wymagającym gazyfikacji. System jest efektywniejszy energetycznie od klasycznej elektrowni, ponieważ nie zawiera generatora pary. Energia rozprężania odbierana jest od gazów spalinowych (wysokotemperaturowa turbina) a następnie tradycyjna turbina schładza te gazy. Inny wariant obejmuje drugą turbinę wysokotemperaturową, wykorzystująca rozprężanie gazu syntezowego przed spalaniem. Różnica efektywności nie uzasadniałaby wyższych kosztów inwestycyjnych, gdyby nie dodatkowe możliwości stwarzane przez system. Część energii cieplnej ze spalania gazu zasila endotermiczne zgazowanie. Potrzebna do tego infrastruktura służyć może rozdziałowi gazu na składniki, zwłaszcza odbiorowi wodoru. Niezbędne oczyszczanie gazu nie zostało sprawdzone na węglu złej jakości, jaki dominuje w świecie. Została natomiast sprawdzona kompletność spalania: popiół i żużel z tradycyjnych elektrowni na miał węglowy zawierają sporo węgla, którego prawie w ogóle nie zawierają odpady z IGCC. Wysokotemperaturowe zgazowanie skuteczniej ekstrahuje węgiel z granulatu niż spalanie. Główną zaletą systemu ma być łatwość wydzielania z niego CO2 celem „sekwestracji” – tu składowania podziemnego na bardzo długie okresy czasu. Jak dotychczas na małą skalę jest ona wykorzystywana przez firmy naftowe, które napełniają CO2 wyeksploatowane złoża gazu ziemnego (głównie na Morzu Północnym). W marcu 2007 r. uruchomiono pierwszą angielską elektrownię węglową, która wpompowuje CO2 w wyeksploatowane przez norweski Statoil złoża gazu ziemnego pod Morzem Północnym. Na dużą skalę sekwetracja istnieje głównie w przemówieniach prezydenta USA i prognozach Międzyrządowego Panelu ds. Zmiany Klimatu (IPCC). Problemem jest szczelność ewentualnych składów podziemnych. Jak podkreśla raport MIT (Instytut Technologiczny stanu Massachussets),opublikowany 14.03.2007, bez sekwestracji CO2 zarówno klasyczne elektrownie węglowe, jak i systemy IGCC czynią więcej szkód niż pożytku. Mimo to na zatwierdzenie czeka w USA ponad 160 projektów dużych elektrowni opalanych węglem. Wydzielenie CO2 z gazów spalinowych pochłonie 30% energii pozyskanej ze spalania węgla (w systemie IGCC tylko o 19%) i podniesie koszt energii o 69% dla elektrowni tradycyjnych i 56,5% dla wysokotemperaturowych („nadkrytycznych”). Zestawienie zasobów i produkcji paliw kopalnych w różnych regionach przedstawia tabela 1. Wynika z niej niezbicie, że cenna dla przemysłu chemicznego ropa naftowa kończy się, a węgiel pozostaje najważniejszym źródłem surowców energetycznych i chemicznych.
Technologia zgazowania węgla, wydzielenia z gazu wodoru (kierowanego do ogniw paliwowych) i sekwestracji CO2 nosi nazwę „Technologii Czystego Węgla” (Clean Coal Technology) i od lat jest przedmiotem badań koordynowanych przez Międzynarodową Agencję Energetyczną (IEA) w Paryżu. W Polk (Floryda) funkcjonuje 250 MW elektrownia doświadczalna testująca te założenia. Od 7 lat „czysty węgiel” to sztandarowe hasło administracji amerykańskiej, używane w odpowiedzi na apele o oszczędzanie paliw kopalnych i zmniejszanie emisji CO2. Jak zauważył tygodnik Chemical & Engineering News, hasło to pozostaje oksymoronem (zestawienie podmiotu z określeniem o odmiennym znaczeniu lub zabarwieniu emocjonalnym, w przenośni absurd lub paradoks).Tym niemniej, do roku 2012 uruchomiona ma być elektrownia węglowa o mocy 375 MW w systemie Future Gen. Węgiel spalany ma być w niedomiarze tlenu, wyprodukowany CO reagować z parą wodną, wodór oddzielany ma być od CO2 i spalany z powietrzem, a odbiór energii zapewnią 2 turbiny: wysokotemperaturowa na spaliny i parowa. Siarka usuwana ma być po reakcji z wodą, wodór przeznaczany do zasilania ogniw paliwowych a CO2 usuwany. Inwestycja spółki utworzonej przez firmy energetyczne kosztować ma miliard dolarów.

Spalanie i zgazowanie
Jak wykazano wyżej, zgazowanie poprzedzające spalanie może być atrakcyjną ekologicznie i ekonomicznie alternatywą dla bezpośredniego spalania. Odnosi się to do paliw niejednorodnych jak węgiel, biomasa czy wszelkie odpady zawierające związany węgiel. Zgazowanie przebiega w temperaturze do 1300°C (biomasa zawiera na ogół sole katalizujące proces, co umożliwia obniżenie temperatury nawet do 800°). Na ogół jest to reformowanie surowca węglowego parą wodną, zwęglone surowce reagują najczęściej z produktami zgazowania: tlenkami węgla i wodorem. Zgazowanie daje z polimerowego (węgiel, celuloza, itp.) surowca mieszaninę gazów zdominowanych przez 2- i 3-atomowe: tlenki węgla, wodę i wodór. W mniejszych ilościach powstają węglowodory i produkty pochodzące z nieorganicznych na ogół domieszek surowca. Groźne są lotne związki rtęci (zawartej w węglu), wanadu (pochodzi z ropy) oraz siarki, selenu, azotu i innych mikrodomieszek. Ich usuwanie z gazu nie jest jeszcze dostatecznie dopracowane (brak tanich metod ogólnych). To samo dotyczy spalania. W gazach spalinowych często występuje metan, powstający z wody i rozżarzonego węgla przy niedoborach tlenu (pospolita metoda podnoszenia temperatury spalin). Gdy gazy spalinowe stykają się z powietrzem, są schłodzone poniżej temperatury zapłonu swoich palnych składników. Wobec różnorodności odpadowego surowca będzie to powodowało narastające trudności w jego utylizacji, znacznie większe przy spalaniu niż zgazowaniu.
Zgazowanie biomasy poprzedzane jest zazwyczaj jej „paleniem” w temperaturze od 200 do 300°C. Produkt jest suchą i kruchą masą, nadającą się dobrze zarówno do zgazowania, jak i spalania. Inną popularną operacją jest piroliza surowca, czyli dość szybkie przepuszczenie go przez strefę ogrzewana do 450-500° połączone z odciąganiem wydzielających się produktów lotnych. Technika ta bliska jest stosowanej w syntezie flash vacuum pyrolysis i stosuje się ją do pozyskiwania pojedynczych cennych związków. Usiłuje się znaleźć dla niej zastosowanie w postaci produkcji „bio-oleju”, zawierającego dużo związków tlenowych, a więc niskokalorycznego. Poprzez dobór warunków pirolizy można selektywnie przeprowadzić w użyteczne produkty ciekłe i/lub gazowe do 75% biomasy, reszta pozostaje jako odpowiednik koksu. Aplikacją pirolizy jest „proces depolimeryzacji termicznej”, rozwijany przez amerykańską firmę Changing World Technologies. Przerabia on odpady organiczne (w tym resztki zwierzęce, opony itd.) na gazy, wodę i palny olej.
Ważnym kierunkiem rozwoju technik spalania jest stosowanie zastępczych nośników tlenu krążących w układzie wytwarzania energii. Proces taki nosi nazwę spalania z pętlą chemiczną (chemical looping combustion). Dzięki wykorzystaniu redukcji związków tlenowych paliwami ma on inną chemię niż tradycyjne spalanie powietrzne lub tlenowe. Można w nim precyzyjnie sterować warunkami, otrzymując pożądane produkty spalania o właściwej temperaturze i ciśnieniu. Na ogół w gazach spalinowych nie ma CO, nie powstaje też wiele dokuczliwych produktów pochodzących z domieszek do paliw. Zredukowany nośnik tlenu utleniany jest powietrzem w sąsiednim reaktorze i zawracany do procesu spalania. Popularne jest stosowanie CuO na nośniku (np. Al2O3), siarczanów redukujących się do siarczków (np. anhydrytu), itp. Ze spalin po skropleniu wody pozostaje dość czysty CO2, który skierować można do sekwestracji. Brak azotu z powietrza zwiększa gęstość energii w procesie, co ma korzystny wpływ na wiele zastosowań energii. Ten sam efekt osiągnąć można stosując do spalania powietrze silnie wzbogacone w tlen, ale proces spalania jest wtedy trudny do sterowania, zdarzają się zwłaszcza silne lokalne przegrzania, niebezpieczne dla instalacji i zmieniające kierunek procesu. Zastępcze nośniki tlenu i wodoru można stosować z procesach zgazowania, ale jak dotychczas badania skupiają się raczej na podstawowych problemach samego zgazowania. Efektywność pozyskiwania energii ze spalania zależy głównie od temperatury grzałki i chłodnicy (sprawność cyklu Carnot) oraz oporów mechanicznych i elektromagnetycznych turbin. Straty na przetwarzaniu i przesyłaniu prądu w krajach rozwiniętych mieszczą się w 10%, w Polsce każde z nich przekracza 10%. Aktualnie montowane w krajach przodujących bloki energetyczne mają sprawność ok. 55%, polskie od 30 do 40%. Traktat akcesyjny z Unią pośrednio wymusza zmianę tego stanu rzeczy. Standardem w spalaniu paliw kopalnych jest temperatura grzałki generatora prądu ok. 550° C, której nie przekracza się ze względu na trudności materiałowe. Próby zwiększenia wydajności cyklu Carnot podejmuje się głównie poprzez obniżanie temperatury chłodnicy, dochodzi nawet do chłodzenia turbin ciekłym wodorem. Na rok 2007 firma Siemens zapowiada uruchomienie pierwszych generatorów o sprawności 60%. W warunkach „podkrytycznych” (550°C) para ma ciśnienie 220 bar, w „nadkrytycznych” (565°C) już 243 bar. Raport MIT omawia aktualny cel prac energetyków: elektrownię supernadkrytyczną o temperaturze pary 610°C i ciśnieniu 320 bar.
Zaletą zgazowania jest możliwość wielostronnej utylizacji produktów, prawdopodobnie w roku 2020 znacząca część przemysłu chemicznego będzie już funkcjonowała w oparciu o gaz syntezowy, a nie kopalne węglowodory. Istotne jest pozyskiwanie z gazu syntezowego paliw płynnych, niezbędnych do zasilania pojazdów. Wykorzystując różne katalizatory można z gazu syntezowego otrzymywać zarówno węglowodory (oleje napędowe lub „syntetyczną ropę” do dalszego przerobu) jak alkohole (metanol, etanol i wyższe), wodór (nadaje się do syntezy amoniaku) i olefiny. Rozważa się dopuszczenie dodawania do benzyny biosyntetycznego butanolu (prace British Petroleum i DuPonta), opory budzi perspektywa ulatniania się z odpadami kwasu masłowego. Na uniwersytecie stanu Wisconsin opracowano technologię pozyskiwania poprzez zgazowanie biomasy wodoru o czystości wymaganej w ogniwach paliwowych: tlenek węgla selektywnie spalano w innych ogniwach paliwowych.

Energia jądrowa
Pierwsze elektrownie wykorzystujące ciepło wydzielające się przy promieniotwórczym rozpadzie jąder powstały przed ponad 50 laty. Po katastrofach na Wyspie 3 Mil (1979) i w Czernobylu (1986) praktycznie zaniechano rozwoju energetyki jądrowej a istniejące elektrownie pracują wprawdzie bez większych problemów, ale starzeją się. Tabela 2 przestawia opracowaną w MIT projekcję rozwoju energetyki jądrowej w wersjach zachowania obecnych ograniczeń i stymulacji rozwoju. Wielkie nadzieje i pieniądze inwestuje się w program syntezy jądrowej. Program Międzynarodowego Eksperymentalnego Reaktora Jądrowego (ITER) powstał w latach 90-tych, obecnie rozpoczęto prace. Po niepowodzeniu (z trudnych do wyjaśnienia powodów) programu TOKAMAK w Moskwie, W USA powstała koncepcja „Tokamaka sferycznego”, zrealizowana w Anglii. Od 15 lat w Culham demonstrowany jest zestaw objawów świadczących o zachodzeniu przez ułamki sekund syntezy jądrowej. Dłuższe podtrzymywanie syntezy spowodowałoby odparowanie reaktora, instytutu i miejscowości Culham. ITER też pracować ma periodycznie, energia odbierana będzie po wyłączeniu podgrzewania plazmy, ze strumienia neutronów, które wydostana się ze strefy o temperaturze wielu milionów stopni. Powodzenie programu zależeć będzie od rozwiązania wielu problemów, zwłaszcza materiałowych, których istnienia eksperci raczej się domyślają, niż są pewni.

Energia słoneczna
Wszystkie potrzeby energetyczne ludzkości (13 TW) zaspokoiłoby pokrycie 0,16% powierzchni Ziemi (800 tys. km2) ogniwami słonecznymi o sprawności zaledwie 10%. Ziemia otrzymuje ze Słońca 120 tys. TW energii; korzystnie byłoby umieścić panele słoneczne wokół Ziemi w strefie podzwrotnikowej. Wyliczenia takie krążą w środowiskach naukowych, politycy pracowicie je ignorują. Inwestycje związane z masowym wykorzystaniem energii słonecznej byłyby duże, ale na pewno mniejsze od tych, które trzeba będzie przeprowadzić w związku ze starzeniem się sieci energetycznych krajów uprzemysłowionych i tworzeniem ich w krajach uprzemysławiających się.
Na dużą skalę wykorzystuje się energię słoneczną do ogrzewania budynków (kolektory termiczne na dachach), proste układy wodnych roztworów soli (głównie Na2SO4) umożliwiają magazynowanie energii do wykorzystania w nocy. Typowe jest stabilizowanie temperatury 27° C. Z systemów takich korzysta ok. 40 mln gospodarstw domowych, 110 mln m2 kolektorów ma moc cieplną 77 GW. W połączeniu z absorpcyjnymi pompami cieplnymi kolektory słoneczne można stosować do chłodzenia budynków, co jest wprawdzie drogie inwestycyjnie, ale pomoże zapobiec kryzysom energetycznym w okolicach takich jak Kalifornia. Koszt energii słonecznej nie przetworzonej na elektryczną waha się od 0,1 do0,25 USD/kWh.
Dużo więcej mówi się o energii fotowoltaicznej. Opiera się ona na ogniwach kilku kolejnych generacji. Pierwsza z nich (prawie wyłącznie Si) pracuje na zasadzie fotowzbudzania półprzewodnika z wytworzeniem wolnych elektronów i dziur elektronowych, które mogą rekombinować promieniście, lub wskutek przepływy prądu. Termodynamicznym limitem sprawności takich ogniw jest 31%. Praktycznie ogniwa Si mają zazwyczaj sprawność ok. 5-10%. Druga generacja ogniw fotowoltaicznych to cienkowarstwowe układy wielozłączowe, zazwyczaj wielowarstwowe. Są one drogie, opierają się zazwyczaj na drogich materiałach (ceramiki i metale Cd-Bi-Te) lub tlenku tytanu. Donoszono o przekroczeniu przez niektóre z tych elementów 40% sprawności. Największe zainteresowanie budzą fotoogniwa firmy Gratzel Cells, cienkowarstwowe TiO2 sensybilizowane warstwą farby. Te tanie konstrukcje nie są jednak trwałe. Michael Gratzel opisał fotodysocjację wody z zastosowaniem ogniw Graetzela z efektywnością aż 42% (dotychczasowy rekord to 37%). Ogromne możliwości otwiera przed fotoogniwami opracowana na politechnice Rensselaera (Troy, New York) technika nanoszenia na dowolne powierzchnie warstw składających się z ukośnie zorientowanych nanoprętów. Ich współczynnik załamania światła jest niewiele większy od 1, czyli światło dochodzące do nich przez powietrze prawie się nie odbija.
Trzecia generacja fotoogniw nie stosuje separacji nośników ładunków złączami p-n, nazywana jest ogniwami fotoelektrochemicznymi. Największe nadzieje pokładane są w przewodzących i półprzewodzących polimerach, które technikami drukarskimi nanosić można na prawie dowolne powierzchnie. Na razie sprawność takich ogniw nie sięga 5%, ale można nimi pokrywać ogromne powierzchnie i są tanie. Oczywiście, przydatna będzie w nich fotosensybilizacja. Istotne jest, ze koszta gotowych fotoogniw, z elementami sprzęgającymi z siecią elektryczną spadają o 3 do 5% rocznie. Na rynku amerykańskim kupno i zainstalowanie fotoogniw z podłączeniem do sieci energetycznej (możliwość sprzedawania nadmiaru energii) kosztuje USD 6,5 do 7,5 za 1 wat. Moc zainstalowane w ogniwach słonecznych przekroczyła na świecie
4 GW, najwięcej w Japonii, Niemczech i USA. Fotowoltaika jest jednak najdroższą z metod pozyskiwania odnawialnej energii (od 0,5 do ponad 1 USD/kWh).

Wiatry i prądy morskie
Szacuje się, ze od 1 do 3% energii słonecznej zamieniane jest na Ziemi na wiatry. Kiedyś było to główne źródło mobilnej i stacjonarnej (obok spadku wód) energii wykorzystywanej do produkcji i transportu. Wprawdzie chińskie wozy żaglowe nie dotrwały do czasów współczesnych (miały duże wymagania co do jakości dróg), ale historia Europy odnotowała ostateczne zwycięstwa żaglowców nad galerami (XVII w) jako równie istotne, jak ich późniejsza porażka z parowcami. Do czasów współczesnych dotarły tylko wiatraki mielące zboże i wypompowujące wodę z terenów depresyjnych. Rozwój energetyki wiatrowej jest bezprecedensowy w historii techniki. Przyrosty zainstalowanych mocy o 20-50% rocznie nie dziwią nikogo, podobnie jak wzrost mocy turbin instalowanych na smukłych wieżach (w krajach przodujących nowo instalowane turbiny są z reguły megawatowe, przed 10 laty przekroczono granicę 200 kW). 65% z zainstalowanych w 2006 r. 74,2 GW przypada na Europę, krajem przodującym technicznie jest Dania. W Danii aż 18% energii elektrycznej pochodzi z elektrowni wiatrowych, w Hiszpanii 9%, w Niemczech 7%. Wzrost cen inwestycyjnych na rynku amerykańskim (z 1200 do
1600 USD/kW) świadczy o rozmiarach inwestycji. W roku 2006 zainstalowane moce wzrosły w Europie o 19%, w całym świecie o 32%. Aktualnie największym projektem wiatrowym jest London Array, ponad 200 masztów, które zbudowane zostaną w morzu, ok. 20 km na wschód od ujścia Tamizy. Pojedyncze turbiny będą miały moc od 3 do 7 MW, całość 1 GW. Komisja Europejska bada możliwości podłączenia „parków wiatrowych” budowanych wokół Morza Północnego do przyszłej zintegrowanej sieci energetycznej.
Obecnie buduje się wieże co najmniej 100-metrowej wysokości, z wiatrakami o rozpiętości skrzydeł co najmniej 75 m, jeszcze niedawno było to 50 i 30m, co dawało szybsze obroty przy silnym wietrze i podobno masakrowało przelatujące ptaki. Obecne konstrukcje obracają się wolniej, są mniej wrażliwe na szybkość wiatru i jej zmiany. Badania przeprowadzone przy pomocy duńskiego systemu TADS (Termiczny System Wykrywania Zwierząt) wskazują na unikanie przez ptaki elektrowni wiatrowych, kolizje przytrafiają się czasem nietoperzom, wobec czego instaluje się ultradźwiękowe systemy odstraszające je. Energia czerpana z wiatru jest znacznie tańsza od generowanej przez spalanie paliw kopalnych: od 0,07 do 0,15 USD/kWh. Tabela 5 przedstawia kraje przodujące pod względem zainstalowanych mocy elektrowni wiatrowych. Należy pamiętać, że relacja pomiędzy zainstalowaną mocą a wyprodukowaną energią jest skomplikowana.

Możliwości wykorzystywania energii stałych prądów morskich są geograficznie bliskie okolicom wietrznym, co nie jest przypadkiem, lecz regułą oceanograficzną. Po wielu latach studiów i eksperymentów pierwsze prace zaczną się niebawem u wybrzeży Florydy, na Prądzie Zatokowym. Mimo silnego poparcia Europejczyków dla energii odnawialnej nie wywołało to entuzjazmu, bowiem globalne ocieplenie najbardziej zagraża właśnie Prądowi Zatokowemu, łagodzącemu zimy Europy Zachodniej i Północnej. Studium możliwości wykorzystania wiatrów przy atlantyckim wybrzeżu USA wskazuje, że zainstalowanie w oceanie pomiędzy Przylądkiem Hatteras (miejsce, gdzie Prąd Zatokowy opuszcza Amerykę) a Przylądkiem Cod prawie 170 tys. wiatraków pozwoli na generowanie aż 330 GW prądu, znakomicie więcej, niż zapotrzebowanie
9 okolicznych stanów USA (185 GW).

Fale i pływy morskie
Możliwość pozyskiwania z nich energii jest pomysłem amerykańskim, ale od ok. 20 lat badania koncentrują się w Wielkiej Brytanii. W bieżącym roku na Orkadach (na północ od Szkocji) rozpocznie się budowa pierwszej dużej (300 MW) instalacji do czerpania energii z fal. Kanadyjska Finnavera Renewables buduje 100 MW elektrownię w portugalskim Figuera da Foz, 20 MW w Płd. Afryce, 1 MW w zatoce Makah (stan Washington) i pilotową w Kolumbii Brytyjskiej. Siłownie takie korzystają na ogół z faktu, że falowanie jest silne na powierzchni morza, a słabnie z głębokością, stąd pływak na powierzchni wykonuje znacznie większe ruchy niż połączony z nim pływak zanurzony. Rozwiązanie Finnavery nosi nazwę AquaBuOY. Większą efektywność dają prototypy instalacji wmontowanych w wybrzeże, zalewanych falami Woda wydostaje się z nich przez turbiny. Prohibicyjny jest jednak koszt takich siłowni, a perspektywa pokrycia wybrzeży betonowymi konstrukcjami nie jest zachęcająca.
Energia pływów wykorzystywana jest we Francji, USA i Kanadzie poprzez przegradzanie estuariów tamami, nabieranie w nie wody przypływu i przepuszczanie jej przez turbiny podczas odpływu. Jest to opłacalne wtedy, gdy do dyspozycji jest wąska zatoka znacznych rozmiarów a przypływy są wysokie, co ma miejsce na kilku wybrzeżach europejskich (pływy europejskie w kilku miejscach przekraczają 10 m amplitudy, największe są pływy w kanadyjskiej zatoce Fundy, przekraczające 17 m). Trzeba jednak wygrać batalię o takie właśnie przeznaczenie terenu, o co w Europie jest bardzo trudno. Fiordy skandynawskie są z reguły tak głębokie, ze przegradzanie ich zaporami jest nierealne przy obecnym stanie techniki.

Klasyczna energia wodna
Elektrownie wodne dają 2,2% pierwotnej energii Ziemi. Kończona jest budowa największej z nich: przy zbudowanej już Zaporze Trzech Przełomów na Jangtse-ciangu. W Europie nie ma możliwości dodania do istniejących żadnych nowych dużych zapór wodnych, natomiast duże możliwości kryją się w małych hydroelektrowniach, często o lokalnym znaczeniu (np. uruchamianych nocą by dostarczyć prąd do oświetlenia). Nie trafiły jeszcze do nas przenośne turbiny wrzucane do rzek i generujące kilkaset watów, opracowane w Japonii a bardzo popularne zwłaszcza w Wietnamie. W ciągu najbliższych kilkunastu lat techniki te mogłyby zająć znaczące miejsce w europejskiej palecie energetycznej, bez szkód dla środowiska i zmian w wykorzystaniu ziemi. Koszt energii jest tu prawie niezauważalny.
Energie geotermiczne
Oprócz wód geotermalnych, wykorzystanych już chyba w całości, wnętrze Ziemi kryje ogromne ilości ciepła, częściowo odnawialne. Wykorzystywane są one na znaczną skalę w Skandynawii, gdzie zimą ogrzewa się wolno stojące domy energią czerpana spod ziemi przy użyciu pomp cieplnych. Na głębokości ok. 20 m temperatura podłoża nie zależy od aktualnej temperatury powietrza. Głębiej, ok. 6-7 km, wnętrze Ziemi osiąga temperaturę ok. 200°C, co umożliwia czerpanie energii poprzez wpompowywanie tam wody, zasilającej na powierzchni turbiny i oddającej ciepło w domach. Co istotne, jest wiele miejsc (zwłaszcza skały granitowe) gdzie ciepło nie pochodzi od roztopionego rdzenia Ziemi, lecz z lokalnego rozpadu radioaktywnego. Małe stężenia izotopów promieniotwórczych i/lub duże głębokości zniechęcają do prób wydobycia izotopów rozszczepialnych, można za to pozyskiwać końcowy produkt rozpadu jądrowego, czyli ciepło. Ilość energii możliwej do pozyskania znacznie przekracza aktualne potrzeby ludzkości, nakłady i eksploatacja nie są drogie. Prezes szwajcarskiej filii Siemensa twierdzi że pozyskana w Alpach energia termiczna kosztować będzie 0,02 Euro/kWh, a po przetworzeniu na prąd 0,12 Euro/kWh. Komisja Europejska finansuje program badawczy GEIE (partnerzy MeSy i SOCOMINE) we Francji.
Amerykański program badawczy, opisany w niedawnym raporcie MIT, identyfikuje (znane od dawna) miejsca w Górach Skalistych, gdzie energię cieplną można czerpać z głębokości ok. 1500 m i powtarza (za raportami sprzed 20-30 lat, że we wschodniej części USA trzeba wiercić znacznie głębiej. Niestety, za starymi badaniami zaleca ten sam sposób czerpania energii: kruszenie skał granitowych, wpuszczanie w nie wody i pobieranie pary oddzielna rurą. Program europejski realizuje to przy pomocy rur współśrodkowych, co jest trudniejsze technicznie, ale znacznie efektywniejsze.

Gospodarka oparta na wodorze
Hasło to opisuje zupełnie luźny pomysł programu produkcji wodoru przy pomocy energii odnawialnych i spalania go w ogniwach paliwowych z olśniewającą sprawnością do 70%. W wielu krajach jeżdżą już drogie samochody zasilane ogniwami paliwowymi, są sieci stacji napełniających ich zbiorniki na wodór, bada się intensywnie potencjalne nośniki wodoru nie wymagające przechowywania go pod ciśnieniem. Latem roku 2006 z mrówczych prac nad realizacją tej światłej idei wyłamało się Lucerneńskie Forum Ogniw Paliwowych, które ogłosiło, że cały program jest produkowaniem entropii. Jego organizator, Ulf Bossel (praprawnuk wynalazcy ogniw paliwowych Christiana Friedericha Schoenbeina) zaczął propagować prawdę: obecne metody produkowania wodoru mają sprawność do 25% i nic nie wskazuje na znaczne polepszenie tego osiągu. Znacznie lepiej zamiast produkować energię elektryczną ze światła lub wiatru i zużywać ją ze stratami na elektrolizę wody, dającą kłopotliwy w przechowywaniu i transporcie wodór, magazynować pozyskaną energię w akumulatorach i wykorzystywać w miarę potrzeb. Specjaliści od ogniw paliwowych widzą dla nich znacznie atrakcyjniejsze i sensowniejsze zastosowania. Trwałym elementem opierania gospodarki o wodór pozostaną zapewne autobusy jeżdżące po wielu miastach (głównie europejskich), z których rur wydechowych wydostaje się para wodna.

Realia
Unia Europejska ma niewielkie możliwości zwiększenia udziału odnawialnych źródeł energii w swoim bilansie, przynajmniej w perspektywie roku 2020. Zobowiązanie rady Europy oznaczą niemal podwojenie tego udziału w ciągu 13 lat. Co gorsza, obecne próby reanimacji niezależności energetycznej są opóźnione. Kraje Unii są już w trakcie renowacji swojej starzejącej się infrastruktury energetycznej, zatwierdzone już programy przewidują wydanie ok. 1 biliona Euro w ciągu 20 lat (nawet kraje bliskiego Wschodu i Afryki Płn. zamierzają zwiększyć w ciągu najbliższych 5 lat wydatki na energię o 52%, do Euro 310 mld). Zmiany na większą skale będą bardzo trudne. Elektrownię cieplną buduje się ok. 5-7 lat, jądrową 7 do 15. Wymiana i renowacja infrastruktury powinna przynieść znaczące oszczędności paliw i to zapewne wliczone jest w zobowiązania. Zielona Księga Racjonalizacji Zużycia Energii z 2005 r. szacuje możliwe oszczędności na odpowiednik 20% unijnego zużycia energii. Trudno jednak liczyć na zmiany jakościowe w europejskiej energetyce. Aktualnie kraje Unii są w silnej defensywie energetycznej. Importują połowę nośników energii i bez radykalnych działań może to być 70% za 20-30 lat, w dodatku kosztowne rurociągi czynią import tańszym, ale uzależniają od dostawców, których jest zbyt mało. Komisja chce dawać przykład reszcie świata, ale możliwości Europy wpływania na gospodarkę światową to coraz bardziej przykład niż nacisk. Zielona Księga z marca 2006 zapowiada decyzję Rady, podaje większość jej przesłanek i sposobów realizacji, które nie dają programowi rezerw. Znacznie realniej prezentują się plany amerykańskie: przy 3-krotnie mniejszej gęstości zaludnienia łatwiej o nieużytki rolne (zgromadzone w federalnej rezerwie, gotowe do upraw). 23 lata to też dłużej niż 13, wobec czego program amerykański wprowadzać będzie technologie obecnie rozważane, a europejski obecnie gotowe.
Oba programy zaczynają od transportu, bo energetyka w perspektywie pokoleń ma się uniezależnić od paliw kopalnych poprzez program ITER, zlokalizowany po półtorarocznej przepychance we francuskim Cadarache. Według planów ma on umożliwić komercyjną produkcję energii ok. roku 2050, do tej pory ropa stanie się zapewne dramatycznie droga. Do niedawna europejskie nakłady na badania i wdrażanie energii odnawialnych stanowiły połowę światowych. Zmieni się to, ponieważ Bank of America przeznacza USD 20 mld na wsparcie rozwoju działalności gospodarczej nie niszczącej środowiska (chodzi głównie o programy energetyczne).

Na krótszą metę postęp może przynieść masowe wprowadzenie hodowli i utylizacji energetycznej alg. Amerykanie liczą na „etanol celulozowy”, który w programie europejskim nie zdąży odegrać znaczącej roli. Najlepszą metodą pozyskania energii z niefermentującej biomasy pozostaje na razie (i może pozostać na długo) jej zgazowanie. Dowodzi tego przykład Brazylii, który Amerykanie chcą powielić. Całość instalacji rolno-przemysłowych przetwarzających rośliny na surowce chemiczne, energetyczne i samą energię nazwano biorafinerią. Program prezentuje się realnie i będzie wdrażany w Polsce, oby w pełnej wersji, tj. ze zgazowaniem biomasy, bez którego wszystkie dotychczas uruchomione technologie są nieopłacalne, lub wręcz deficytowe energetycznie.

Przesłanki sukcesu w programie europejskim kryją się w przodownictwie technologicznym i rynkowym w dziedzinie energii odnawialnych, jakie kraje Unii mają od 20 lat. Należy do nich połowa światowego rynku urządzeń do eksploatacji energii odnawialnych, czyli 15 mld Euro. Przemysł ten zapewnia w Europie 300 tys. miejsc pracy Wszystkie aktualnie realne programy wytwarzania „etanolu celulozowego” opierają się o technologie skandynawskie, częściowo opracowane na amerykańskie zlecenia.

Program biopaliw transportowych rozwija się na razie w imponującym tempie: w latach 2000-2005 produkcja biodiesla rosła o 32% rocznie, w następnych co najmniej podwaja się co roku. Z etanolem i innymi rozwinie się on z 10,3 mld galonów w roku 2006 do 87 mld w roku 2020 (dane DuPonta). Obecnie rynek ten obraca USD 27 mld rocznie, prognozy na przyszłość silnie zależą od dotacji i podatków. Tabela 3 przedstawia inne dane, z raportu IEA. I tu rokowania na przyszłość są olśniewające.
Według tygodnika Renewable Energy Access (raport „Clean Energy Trends 2007”) rynek energii odnawialnych wzrośnie z USD 55,4 mld w roku 2006 do 226,5 mld w roku 2016. Przedstawia to tabela 4. Prognoza jest projekcją dynamicznego rynku amerykańskiego, jednak w najbliższym 10-leciu większość zamówień na sprzęt wpłynie do firm europejskich.

Bardzo ważną rolę w rozwoju energii odnawialnych odgrywa i odgrywać będzie skojarzenie kreatywności z przypadkiem. Pracownicy amerykańskiego uniwersytetu Purdue opracowywali przewoźne urządzenia do likwidacji odpadów z wytworzeniem paliw i prądu. Zetknięcie z firmą emerytowanego pułkownika doprowadziło do uruchomienia dotacji, w wyniku której powstała mieszcząca się w 6-metrowym kontenerze „taktyczna rafineria” z bioreaktorem przetwarzającym odpady organiczne na etanol, jednostką zgazowującą odpady z tworzyw i papieru oraz turbiną produkująca prąd, zasilaną powyższymi produktami.

Energie odnawialne nie rozwiążą wszystkich problemów związanych z globalnym ociepleniem ani z wyczerpywaniem się zasobów paliw kopalnych. Tak ogromnych problemów nie rozwiąże po prostu żaden pojedynczy program działań. Dla ich zwalczenia potrzebna jest jednoczesna zmiana sposobów użytkowania ziemi, obyczajów, technologii (stosowanie najlepszych dostępnych technik może zmniejszyć zapotrzebowanie na energię o połowę) i polityki ludnościowej. Konsekwentne stosowanie energii odnawialnych może odegrać znacząca rolę w uniknięciu katastrofy klimatycznej. Według opracowanego przez IEA i OECD scenariusza BAPS (scenariusz dalszy niż alternatywna polityka) może zniwelować przyrost emisji CO2 w ciągu najbliższych 25 lat z 26,1 mld ton (2004 r.) o 8 mld ton rocznie (do roku 2030).

Autor reprezentuje
Instytut Chemii Przemysłowej
im. Ignacego Mościckiego
drukuj ten artykuł drukuj ten artykuł  |   poleć artykuł znajomemu poleć artykuł znajomemu
Najświeższe informacje w kanale RSS Najświeższe informacje w kanale RSS (jak używać)