ekomoderna

Wiele osób zdaje się martwić, że transformacja energetyczna, czyli rekonstrukcja systemu energetycznego z bezemisyjnych źródeł energii, pochłonie za dużo surowców. Niektórzy martwią się o wiatraki i panele PV, inni o elektrownie jądrowe, a jeszcze inni martwią się generalnie, że w ogóle konsumujemy energię. Postanowiłem, że policzę "na odwrocie serwetki" na własny użytek, czy jest się czym przejmować. Określenie zapotrzebowania na surowce dla poszczególnych źródeł energii jest problematyczne i należy pamiętać o kilku niuansach. Po pierwsze, postęp techniczny w ciągu ostatnich kilkunastu lat zdezaktualizował wiele wskaźników, zwłaszcza dotyczących PV i wiatraków. Jest więc duża szansa, że przekrojowe prace naukowe i raporty mogą zawierać stare dane. Po drugie, w obrębie danych technologii (np. PV) jest sporo niszowych implementacji (PV - CdTe, CIGS), co może zbytnio uwypuklać zapotrzebowanie na ich rzadkie substancje (ind, gal, tellur). Po trzeci

Prace naukowe optymalizujące systemy 100% OZE w Europie jednoznacznie wskazują, że najtaniej jest zbudować dużo sieci przesyłowej, co wygładza synoptyczną zmienność OZE, redukuje zapotrzebowanie na magazyny i pozwala na minimalizację zainstalowanej mocy poprzez lokowanie generacji w najkorzystniejszych warunkach klimatycznych, a nie w granicach państw (e.g.  Schlachtberger et al., 2017 ). Taka konkluzja wydaje się jednak sprzeczna z postulatami lokalnej samowystarczalności energetycznej.  Neumann (2021) eksploruje koszty różnych scenariuszy, gdzie (1) nie ma ograniczeń w lokowaniu mocy ( optimum ), (2) bilans wymiany pomiędzy krajami wynosi zero ( national equity ), (3) bilans wymiany pomiędzy 200 europejskimi regionami wynosi zero ( nodal equity ), (4) nie ma wymiany pomiędzy krajami ( national autarky ) oraz (5) nie ma wymiany pomiędzy 200 regionami ( nodal autarky ). Fig. 1: Całkowite koszty europejskich systemów 100% OZE zależnie od lokalizacji mocy i stopni

Aby  odpowiedzieć  na powyższe pytanie, potrzebujemy najpierw przyjąć w miarę realistyczne założenia, ile poszczególne technologie OZE generują  rocznie elektryczności  z jednostki powierzchni. Fotowoltaika - PV Myślę, że można bezpiecznie założyć, iż na 1 km 2 da się zainstalować 100 MW PV ( slajd 13, Bolinger & Bolinger, 2022 ). Przy współczynniku wykorzystania mocy CF=0.1 (CF - capacity factor) oznacza to generację 87.6 GWh/km 2  rocznie. Fig. 1: Zbudowana w 2020 r. farma PV Weesow-Willmersdorf k. Berlina o mocy 187 MW i pow. 1.79 km 2 , co daje 104.5 MW/km 2 mocy zainstalowanej. Źródło: Google Earth Fig. 2: Ciągłe okrycie panelami obszaru 250 km 2 , np. takiego w rejonie Bełchatowa, wygeneruje ~22 TWh/rok. W 2021 El. Bełchatów wyprodukowała 27 TWh. Źródło:  Google Earth Lądowe Farmy Wiatrowe - LFW  Z estymacją dla farm wiatrowych jest gorzej niż z PV, bo wiatraki stają się coraz lepsze technicznie, ale też robią się coraz większe i w miarę

W październiku 2020 r. prestiżowy periodyk naukowy "Nature Energy" opublikował artykuł ( Sovacool et al., 2020 ), w którym zespół naukowców-politologów z Uniwersytetu w Sussex postawił 3 potężne tezy na gruncie analizy statystycznej 25 lat danych na poziomie 123 krajów: energetyka jądrowa (EJ) nie prowadzi do redukcji emisji (!), OZE prowadzi do redukcji emisji, OZE i EJ wzajemnie się wykluczają, tzn. EJ wypycha OZE. Te znajomo brzmiące konkluzje zostały z automatu powielone przez antyatomowe towarzystwo: Edytorzy "Nature Energy" pozwolili jednak opublikować miażdżącą krytykę - co nie jest normą w środowsku naukowym - w której  Fell et al. (2022)  wykazują, że  Sovacool et al. (2020) : błędnie zaakceptowali hipotezę zerową (nie znaleźliśmy korelacji => EJ nie redukuje emisji), bo ich (niekompletna) analiza nie osiąga poziomów istotności. To unieważnia wszystkie implikacje dotyczące polityki energetycznej, które autorzy wysnuli, jakby hipoteza zerowa została potwi

Mark Jacobson u Davida Lettermana w 2013 r. 1. Profesor Uniwersytetu Stanforda Mark Jacobson w 2015 r. opublikował w prestiżowym czasopiśmie Amerykańskiej Akademii Nauk "PNAS" model zdekarbonizowanego i taniego (low-cost) gridu USA w 100% zasilanego przez OZE. Nazwał go 100% WWS (wind, water, solar), bo model ten nie zawiera bioenergii, BECCS, gazu z CCS, energii jądrowej, ani dużych baterii ( Jacobson et al., 2015 ). 21 prominentnych naukowców z różnych ośrodków zajmujących się systemami energetycznymi odpowiedziało druzgocącą krytyką tego planu ( Clack et al., 2017 ): "Uważamy, że analiza zawiera błędy, niewłaściwe metody i nierealistyczne założenia. Studium nie przedstawia wystarczających dowodów, aby odrzucić analizy używające szerokiego portfolio w systemie energetycznym". Po kolejnej wymianie opinii między  Jacobsonem  a  naukowcami  we wrześniu 2017 r. najwidoczniej oburzony profesor Stanforda  pozwał   Christophera Clack'a  - pierwszego autora krytyki -

Kiedy trzęsienie ziemi Tohoku pozbawiło nienaruszoną drganiami sejsmicznymi  Elektrownię Fukushima-Daiichi  połączenia z siecią elektryczną, reaktory zostały skutecznie wyłączone przez wsunięcie prętów bezpieczeństwa zatrzymujących kontrolowaną reakcję łańcuchową ( SCRAM ). Niemniej, reaktory wymagały dalszego chłodzenia, zwłaszcza przez najbliższe kilkadziesiąt godzin z powodu ciepła wytwarzanego przez produkty rozpadu znajdujące się w paliwie jądrowym (na poziomie kilkudziesięciu MW, kilku % max. mocy). Niestety, tsunami uszkodziło praktycznie wszystkie nominalne i awaryjne urządzenia w elektrowni, w tym dieslowskie generatory i baterie, doprowadzając do  LOCA (Loss-Of-Coolant Accident). Paliwo zaczęło się nagrzewać ponad projektową temperaturę jego pracy ~300°C i w reaktorze nr 1 już kilka godzin po SCRAM-ie osiągnęło przypuszczalnie ponad 2000°C. Pręty paliwowe spęczniały, uszkodziły się, utleniły i stopiły, dokonując w międzyczasie rozkładu wody na wodór i tlen. Z powodu braku zas