Ślepa uliczka biopaliw

[KopalniaWiedzy.pl 314]

Kolejne badania, tym razem przeprowadzone przez Uniwersytet Kalifornijski w Santa Barbara (UCSB), pokazują, że biopaliwa to bardzo kosztowna ślepa uliczka. Ich wielka kariera w USA rozpoczęła się w 2005 roku, gdy administracja prezydenta Busha i farmerzy uprawiający kukurydzę stwierdzili, że roślina ta może być obiecującym źródłem paliw, co zmniejszy zależność USA od zewnętrznych dostaw oraz zmniejszy emisję gazów cieplarnianych. Wówczas też przyjęto przepisy zakładające, że do roku 2006 do paliw ropopochodnych zostanie dodanych 4 miliardy galonów biopaliw. W roku 2012 ilość ta wzrosła już do 7,5 miliarda galonów.

Od 2005 roku ukazało się wiele badań dowodzących, że biopaliwa z kukurydzy mają niewielki lub żaden wpływ na emisję CO2 i mogą ją nawet zwiększać. Jednocześnie zwiększanie upraw kukurydzy zagraża środowisku naturalnemu (utrata habitatów), a przeznaczanie jej na biopaliwa podnosi ceny żywności. W roku 2010 aż 40% amerykańskiej kukurydzy zostało przerobione na biopaliwa, a w 2012 ceny tego zboża osiągnęły rekordowy poziom. Jako, że USA produkuje 40% światowej kukurydzy, prowadzi to do zwiększenia cen żywności na całej planecie.

Roland Geyer i David Stoms z UCSB oraz James Kallaos z Norweskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii postanowili sprawdzić, które rozwiązanie jest skuteczniejsze - biopaliwa czy ogniwa fotowoltaiczne. Źródłem energii dla biopaliw jest Słońce. Jest ono też źródłem energii dla ogniw. Które rozwiązanie jest lepsze? - pytają uczeni.

Ich badania dały jednoznaczą odpowiedź - biopaliwa nie dorównują ogniwom słonecznym. Fotowoltaika jest o rząd wielkości bardziej efektywna pod względem wykorzystania ziemi. Na jej potrzeby trzeba przeznaczyć 30, 50 a nawet 200 razy mniej ziemi - zależy to od lokalnych warunków i rośliny, z której produkujemy biopaliwa. Otrzymamy tę samą ilość energii używając znacznie mniejszą powierzchnię - mówi Geyer.

Jako, że decyzje o wykorzystaniu ziemi uprawnej zapadają na poziomie lokalnym naukowcy przeprowadzili badania dla wszystkich amerykańskich hrabstw. Badali trzy scenariusze użycia energii słonecznej: wykorzystanie biopaliw do napędzania samochodów, wykorzystanie biopaliw do produkcji energii elektrycznej na potrzeby samochodów elektrycznych, wykorzystanie ogniw fotowoltaicznych do produkcji energii elektrycznej napędzającej samochody. Skupili się przy tym na trzech kluczowych obszarach - badaniu użycia ziemi, emisji gazów cieplarnianych i zapotrzebowaniu na paliwa kopalne.

Badania wykazały, że nawet najbardziej efektywne wykorzystanie biomasy wymaga 29-krotnie więcej ziemi niż korzystanie z ogniw fotowoltaicznych w tej samej lokalizacji. Najbardziej korzystne pod względem emisji gazów cieplarnianych było zamienianie biomasy w energię elektryczną. Ta technologia wymagała też najmniejszego zużycia paliw kopalnych. Wyjątkiem były te regiony, w którym teoretyczne plony biomasy przekraczały 16 ton na hektar.

Korzystanie z ogniw powodowało znacznie mniejszą emisję gazów cieplarnianych niż bezpośrednie wykorzystywanie biopaliw. Wąskim gardłem biopaliw jest fotosynteza. W najlepszym przypadku zamienia ona tylko 1% energii Słońca na przydatną nam biomasę. Tymczasem efektywność współczesnych ogniw fotowoltaicznych wynosi co najmniej 10% - mówi Geyer. Uczony zauważa też, że koszt systemów fotowoltaicznych systematycznie spada.

Badania te prowadzą mnie do wniosku, że pieniądze przeznaczone na biopaliwa są wyrzucane w błoto. Dzieje się tak z powodu nieefektywności fotosyntezy. I nie możemy powiedzieć, że może teraz biopaliwa to nienajlepsze rozwiązanie, ale za pięć lat będzie lepiej. Nie będzie, bo podstawowy problem biopaliw nie zostanie rozwiązany. A tymczasem ogniwa będą coraz tańsze i coraz bardziej wydajne. Za pięć lat ich przewaga tylko wzrośnie. 'Świętym Graalem' biopaliw ma być 'syntetyczna fotosynteza' jednak wykorzystanie inżynierii genetycznej do poprawienia efektywności fotosyntezy to tylko marzenie. Jeśli istnieje jakiś 'święty Graal', to jest nim bezpośrednia konwersja energii słonecznej - stwierdził Geyer.

[sig 11]

[cyt] 'Świętym Graalem' biopaliw ma być 'syntetyczna fotosynteza' jednak wykorzystanie inżynierii genetycznej do poprawienia efektywności fotosyntezy to tylko marzenie. Jeśli istnieje jakiś 'święty Graal', to jest nim bezpośrednia konwersja energii słonecznej - stwierdził Geyer. [/cyt] Którąż to energię elektryczną trzeba naładować (zwykle duży i ciężki w stosunku do swojej pojemności) akumulator. Więc już lepiej rozkładać wodę na wodór i tlen, albo dwutlenek węgla na węgiel i tlen. "nadwyżkę mocy" samochód/dom łatwo przechowa na okres kiedy to z takich czy innych przyczyn energia słoneczna nie będzie dostępna (noc, chmury, tunel przy samochodzie itd). Osobiście przyszłość energetyki oraz "sztucznej fotosyntezy" widzę w wodorze, ew rozkładzie CO2 w drukarkach 3d/zastosowaniach przemysłowych (mając węgiel w postaci atomów w teorii można by "złożyć" z niego nanorurki, grafen czy co tam będzie akurat potrzebne).

[And41x1 1]

Dawno już nazwałem biopaliwa, kosztowną ślepą uliczką.

Wymienione w artykule argumenty technologiczne i ekonomiczne, uzupełnię o ten ważny i oczywisty - wielkoobszarowe uprawy działają niszcząco na środowisko naturalne.

Z natury jestem za naturą, a jednocześnie wierzę w rozwój nowych technologii - a te można i trzeba łączyć

[DonPedro69 1]

A to nie o to chodziło, żeby żywność była droższa? Na pewno? Monsanto myśli na pewno inaczej!

[sig 11]

A to nie o to chodziło, żeby żywność była droższa? Na pewno? Monsanto myśli na pewno inaczej!

Aż tak dobrych lobbystów coby przebić OPEC-a rolnicy nie mają. Moim zdaniem to była nieudolna próba zmniejszenia roli importowanej roli naftowej na rzecz "produkowanego" na miejscu zamiennika.

[rahl 26]

sig

Wykorzystywanie energii elektrycznej do wytwarzania wodoru i ponowne wytwarzanie energii elektrycznej z wodoru ma bardzo niską wydajność - w teorii udaje się uzyskać około 25% efektywności - w praktyce jest to nieosiągalne ze względu na duże problemy z przechowywaniem wodoru. Nie muszę do tego dodawać jak niebezpiecznym gazem jest wodór, oraz jak kosztowna jest potrzebna do tego celu infrastruktura.

"Wodór" to taka sama ślepa uliczka, jedyne sensowne rozwiązanie to akumulatory.

[sig 11]

Akumulatory? Do tego co napisałem wyżej drogie i szkodliwe dla środowiska, moim zdaniem energetyka oparta o ich wykorzystanie jest skazana na bankructwo. Zaś "niebezpieczeństwo" wodoru jest mocno przesadzone ze względu na mylne wyobrażenia o katastrofie Hindenburga, jako 17 razy lżejszy od powietrza ulatnia się błyskawicznie. Swoją drogą jeśli chodzi o instalację na dużą skalę (dla grup ludności) można by rozważyć pompowanie wody wyżej (do jakiegoś sztucznego jeziora) gdy jest "nadmiarowy" prąd, i spuszczanie jej w dół gdy jest niedobór. Pewnie wyjdzie taniej od "gigabaterii" akumulatorów wielkości małego miasta z twojego pomysłu.

 

Ps przy akumulatorach trzeba by jeszcze prostowniki i falowniki (w sporych ilościach), a te też nie mają 100% skuteczności.

[rahl 26]

Ale po kiego grzyba jakieś akumulatory do przechowywania energii do zasilania miast - kto wymyślił taką bzdurę, słyszałeś chyba o czymś takim jak dywersyfikacja źródeł energii (wiatraki, elektrownie gazowe itp), nikt w 100% nie będzie się nigdy opierał na bateriach słonecznych - poza tym nie trzeba wcale używać fotoogniw, jest coś takiego jak Solar Tower.

 

Akumulatory litowo-jonowe nie są zbyt ciężkie ani uciążliwe dla środowiska, tym bardziej cynkowo-powietrzne(w tej technologii widać największą przyszłość). Koszty wytworzenia, przewożenia ich ciężaru oraz utylizacji są wielokrotnie mniejsze od kosztu butli do przechowywania wodoru, która też ma bardzo niski współczynnik masy całkowitej do zmagazynowanej energii. Miałem w mojej przeszłości trochę styczności z tym gazem, wodór jest gazem bardzo łatwo ulegającym zapłonowi - nawet jego szybkie rozpraszanie się nie jest tu ratunkiem, mikroskopijna iskra i bum. W porównaniu z nim LPG i CNG to piana gaśnicza. Wyobraź sobie "czołówkę" na drodze z udziałem dwóch osobówek ze zbiornikami z wodorem, można zbudować butle które wytrzymają praktycznie każdy wypadek - ale koszt będzie astronomiczny.

 

Poza tym pamiętaj to o czym napisałem wcześniej - wydajność samego procesu jest bardzo niska, na dzień dzisiejszy udaje się w praktyce odzyskać jakieś 15-18% włożonej energii, brak jakiejkolwiek infrastruktury, brak metod i środków transportu - co moim zdaniem na dzień dzisiejszy całkowicie wyklucza wodór.

[sig 11]

Z czegoś tą energię trzeba będzie brać, i ze względu na straty przesyłowe powinna to być cała sieć małych elektrowni (np oparta o źródła szybko odnawialne). Kopaliny "odnawiają się" na tyle długo że trzeba je będzie czymś zastąpić, zaś własnego słońca (następców ITERa) szybko nie zbudujemy.

[pogo 102]

Swoją drogą jeśli chodzi o instalację na dużą skalę (dla grup ludności) można by rozważyć pompowanie wody wyżej (do jakiegoś sztucznego jeziora) gdy jest "nadmiarowy" prąd, i spuszczanie jej w dół gdy jest niedobór. Pewnie wyjdzie taniej od "gigabaterii" akumulatorów wielkości małego mias

to już robią:

http://pl.wikipedia.org/wiki/Elektrownia_szczytowo-pompowa

 

Poza tym wciąż nie podoba mi się to, ze często mówi się o magazynowaniu energii elektrycznej jako o jej produkcji. Ale nie bez powodu ta rozmowa szybko zeszła na ten kierunek.

[sig 11]

No cóż akurat u nas bez magazynowania się nie obejdzie, "stałe" źródła odnawialne czyli woda i geoterma występują zbyt rzadko żeby pokryć choćby część zapotrzebowania, zaś słońce i wiatr są niezbyt "skorelowane" z zapotrzebowaniem na energię (tak więc wymagają jej przechowywania, i to w sporych ilościach). Aczkolwiek biorąc pod uwagę radosną twórczość naszych (p)osłów może się okazać że zamiast robić konkurencję Rosji będziemy spalać gaz łupkowy coby mieć prąd.