„Zielonej” rewolucji technologicznej nie będzie

Skrót artykułu „Krytycznie o twierdzeniach zielonych technologii” autorstwa Vacláva Smila, profesora emerytowanego Uniwersytetu Manitoby, którego interdyscyplinarna działalność naukowa obejmuje badania nad energią, środowiskiem naturalnym, żywnością, gospodarką, historią i polityką publiczną.

Kiedy pojawia się nowa idea, łatwo jest sobie wyobrazić jak fantastyczna będzie jej przyszłość. Bodaj najlepszy tego przykład stanowi Osobliwość (ang. Singularity) Ray’a Kurzweila, która ma nadejść w 2045 r. i stworzyć „nieśmiertelnych ludzi z oprogramowaniem oraz ultrawysokie poziomy inteligencji rozprzestrzeniającej się we wszechświecie z prędkością światła”. Były menedżer Google X stara się dotrzymać kroku mówiąc, że „wszystko, co oglądasz w filmach science-fiction, stanie się rzeczywistością”. Zwracam uwagę, że nie ma na myśli wybranych wynalazków, lecz absolutnie wszystko.

W porównaniu z tymi skrajnie ahistorycznymi wizjami, całkowicie oderwanymi od rzeczywistości, koncepcje omówione poniżej są bardzo powściągliwe. Obiecują jedynie długotrwałą podaż niedrogiej, czystej energii – poprzez rozszczepienie jądra atomowego lub spalanie (tak, spalanie) CO2 – i obfitość żywności z różnych źródeł: wertykalnych farm miejskich, upraw, które cechuje minimalne nawożenie, czy też przyjaznych dla środowiska substytutów mięsa.

Podobne zapowiedzi powinny być oceniane realistycznie. Nie przedstawiłbym szczegółowej, dogłębnej krytyki proponowanych innowacji, nawet gdybym dysponował 300 stronami tekstu. Ograniczę się do zwrócenia uwagi na nietrywialne komplikacje związane z konkretnymi propozycjami, a przede wszystkim podkreślę pewne fundamentalne względy systemowe, które zbyt często są ignorowane. Nie będą to argumenty przeciwko wprowadzaniu jakiejś formy promowanych technik, ale raczej ostrzegawcze przypomnienia, iż wiele ambicji dnia dzisiejszego nie przeobrazi się w rzeczywistość jutra.

Rewolucja elektroniczna wywarła znaczny wpływ na nasze postrzeganie tego, co jest możliwe. Od lat 60. XX w. nastąpił niezwykle szybki wzrost liczby elementów elektronicznych, które można zmieścić w zminiaturyzowanym układzie scalonym (ang. microchip). Ten skok, znany jako Prawo Moore’a, sprawił, że oczekujemy podobnych wykładniczych usprawnień w innych dziedzinach.

Jednakże nasza cywilizacja w dalszym ciągu zależy od działań, które wymagają ogromnych przepływów energii i materiałów, tymczasem alternatywy dla tych wymagań nie mogą być komercjalizowane w tempie, które podwaja się co kilka lat. Nasze nowoczesne społeczeństwa opierają się na niezliczonych procesach przemysłowych, które nie zmieniły się zasadniczo od dwóch, a nawet trzech pokoleń. Należy do nich sposób generowania większości energii elektrycznej, sposób wytapiania żelaza i aluminium, sposób uprawiania podstawowych zbóż i roślin paszowych, sposób hodowania i zabijania zwierząt, sposób wydobywania piasku i produkowania cementu, sposób latania i transportowania towarów.

Globalna cywilizacja liczy blisko 8 miliardów ludzi. Wielkość jej produkcji gospodarczej przekracza 100 bilionów dolarów. Ten potężny silnik jest zasilany rocznie przez 18 terawatów energii pierwotnej, 60 miliardów ton materiałów, 2,6 miliarda ton zboża i 300 milionów ton mięsa. Wszelkie alternatywy, które sprostałyby wymogom skali, potrzebowałyby wielu dekad na przeniknięcie całej światowej gospodarki, nawet gdyby zostały pomyślnie przetestowane, miały przystępne ceny i były gotowe do masowego zastosowania. Te trzy kluczowe przesłanki nie są uwzględniane w opisanych poniżej innowacjach.

Reaktor postępującej fali ma pod wieloma względami oczywistą przewagę nad używanym powszechnie reaktorem wodnym ciśnieniowym – m.in. jest dużo bezpieczniejszy w eksploatacji i zużywa wypalone paliwo jądrowe. Jednak nasze doświadczenia z opracowaniem reaktorów powielających, chłodzonych stopionym sodem, pokazują, iż przekształcenie atrakcyjnej koncepcji w opłacalny ekonomicznie projekt może być niezwykle trudne. Eksperymentalne prototypy reaktorów powielających zostały wyłączone dawno temu w Stanach Zjednoczonych, Francji i Japonii. Prace nad nimi pochłonęły dziesięciolecia i miliardy dolarów.

Wertykalne farmy miejskie mogą prowadzić opłacalną uprawę hydroponiczną zielonych warzyw liściastych, pomidorów, papryki, ogórków i ziół. Proces ten wykorzystuje zdecydowanie mniej wody niż rolnictwo tradycyjne. Niestety, gotowe produkty zawierają śladowe ilości węglowodanów, pozbawione są białka i tłuszczu. Zatem nie mogą wyżywić miast, a zwłaszcza megamiast, których populacje liczą ponad 10 milionów. Do tego konieczne są rozległe obszary uprawne zasiane zbożem, korzeniami, roślinami strączkowymi, cukrowymi i oleistymi. Światowa kultywacja tych roślin odbywa się obecnie na 16 milionach kilometrów kwadratowych – co niemal odpowiada powierzchni Ameryki Południowej – a ponad połowa ludzkości mieszka już w miastach. Farmy wertykalne nie zastąpią użytków rolnych. Twierdzenia o ich wydajności były poważnie przesadzone.

Pojazdy elektryczne są najnowszym ulubieńcem mediów, ale zderzają się z dwoma zasadniczymi ograniczeniami. Te środki lokomocji mają wyeliminować samochodowe emisje węgla, ale napędza je elektryczność, a dwie trzecie światowego prądu jest generowane niezmiennie podczas spalania paliw kopalnych. W 2016 r. energia elektryczna wytwarzana przez wiatraki i fotowoltaiczne panele słoneczne stanowiła mniej niż 6% światowego zaopatrzenia. Do końca 2017 r. ogólnoświatowa skumulowana sprzedaż aut na prąd osiągnęła poziom zaledwie 3 milionów, czyli mniej niż 0,3% całkowitej liczby samochodów osobowych. Nawet przy imponującym tempie podaży technologia ta nie wyeliminuje silników spalinowych.

Projekty małych promów i barek rzecznych wyposażonych w akumulatory elektryczne lub ogniwa paliwowe nie zapewnią zdolności przewozowej odpowiadającej kontenerowcom, na których bazuje handel morski. Wystarczy porównać te maleństwa z olbrzymami, które przenoszą kontenery z centrów produkcyjnych Azji Wschodniej do Europy i Ameryki Północnej. Jednostki na prąd przemierzają kilkadziesiąt lub kilkaset kilometrów, zaś moc ich napędu mierzona jest w setkach kilowatów lub kilku megawatach; kontenerowce pokonują ponad 10 000 kilometrów, a ich silniki wysokoprężne mają moc 80 megawatów.

Samoloty pasażerskie z akumulatorami elektrycznymi należą do tej samej kategorii: ich najwięksi producenci mają futurystyczne programy, ale projekty hybrydowe nie mogą szybko zastąpić napędu konwencjonalnego. Gdyby nawet mogły tego dokonać, nie zredukowałyby w dużym stopniu emisji dwutlenku węgla. Jeśli zestawimy zasilany akumulatorem samolot treningowy z Boeingiem 787 i pomnożymy pojemność (2 kontra 335 osób), prędkość (200 kontra 900 kilometrów na godzinę) i wytrzymałość (3 kontra 17 godzin), przekonamy się, iż „bateria” musiałaby przy swojej masie przechowywać o trzy rzędy wielkości więcej energii, aby umożliwić elektryczny lot międzykontynentalny. Od 1950 r. gęstość energii najlepszych akumulatorów poprawiła się o mniej niż jeden rząd wielkości.

Ludzkie pragnienie nowinek jest nienasycone. W mniejszej skali można je zaspokoić we względnie krótkim czasie, zwłaszcza, gdy z pomocą spieszy nam Prawo Moore’a. Opracowanie zupełnie nowych telefonów komórkowych zajęło dekadę. Takiego tempa wdrażania nie da się powtórzyć w sferach, które składają się na strukturę współczesnej cywilizacji – mowa o technikach upraw żywności, pozyskiwania energii, produkcji materiałów lub przewożenia towarów i ludzi.

Pomimo postępującej ekspansji odnawialnych źródeł energii oraz wysiłków w ramach strategii politycznej zachęcających do rezygnacji z węgla na rzecz czystszych paliw niskowęglowych, w ciągu ostatnich 20 lat nie nastąpiła praktycznie żadna zmiana w proporcjach koszyka paliwowego, podał w swoim raporcie o stanie energetycznym świata koncern BP. W 1998 r. udział węgla w sektorze wynosił 38%, tyle samo, co w 2017 r. Udział paliw niekopalnych był w 2017 r. nawet mniejszy niż 20 lat temu, ponieważ energia ze źródeł odnawialnych nie zrównoważyła zmniejszającego się udziału energii jądrowej.

Przy obecnym tempie, w jakim wdrażane są alternatywne sposoby wytwarzania prądu, transformacja systemu energetycznego zajęłaby prawie cztery stulecia.

Plan międzynarodowego programu syntezy termojądrowej „EUROfusion” prognozował, że elektrownia pokazowa – wynik 60 lat badań oraz współpracy Chin, Unii Europejskiej, Indii, Japonii, Korei Południowej, Rosji i Stanów Zjednoczonych – zacznie działać po 2040 r. i mniej więcej dziesięć lat później zostanie podłączona do sieci energetycznej. Okazało się jednak, iż aktywacja reaktora próbnego ITER, konstruowanego na południu Francji, opóźni się do 2054 r., a jego koszt zwiększy się czterokrotnie i wyniesie 20 miliardów euro. Tony Donné, fizyk jądrowy i dyrektor programu, powiedział, że harmonogram projektu może ulec zmianie i „nowy termin uruchomienia jest wariantem optymistycznym”. Wykorzystanie syntezy termojądrowej do generowania energii sieciowej może nastąpić dopiero w XXII w.

Opracowanie: exignorant

Ten wpis został opublikowany w kategorii Gospodarka, finanse, surowce i energia. Dodaj zakładkę do bezpośredniego odnośnika.