Metanu w atmosferze jest coraz więcej. Naukowcy nie wiedzą dlaczego
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside (UC Riverside) dokonali niespodziewanego odkrycia. Silny gaz cieplarniany, metan, nie tylko ogrzewa Ziemię, ale i... ją ochładza. Nowo odkrytego zjawiska nie uwzględniono jeszcze w modelach klimatycznych.
Gazy cieplarniane tworzą w atmosferze Ziemi warstwę przypominającą koc, która blokuje promieniowanie długofalowe, przez co utrudnia wypromieniowywanie ciepła przez planetę ogrzewaną przez Słońce. To prowadzi do wzrostu temperatury na powierzchni. Naukowcy z UC Riverside zauważyli niedawno, że znajdujący się w atmosferze metan absorbuje krótkofalowe promieniowanie ze Słońca. To powinno ogrzewać planetę. Jednak – wbrew intuicji – absorpcja promieniowania krótkofalowego prowadzi do takich zmian w chmurach, które mają niewielki efekt chłodzący, mówi profesor Robert Allen. Na podstawie przygotowanego modelu komputerowego naukowcy obliczyli, że dzięki temu efektowi chłodzącemu metan kompensuje ok. 30% swojego wpływu ocieplającego.
Z tym zjawiskiem wiąże się też drugi, niespodziewany, mechanizm. Metan zwiększa ilość opadów, ale jeśli weźmiemy pod uwagę jego efekt chłodzący, to ten wzrost opadów powodowany przez metan jest o 60% mniejszy, niż bez efektu chłodzącego.
Oba rodzaje energii, długofalowa z Ziemi i krótkofalowa ze Słońca, uciekają z atmosfery w większej ilości niż są do niej dostarczane. Atmosfera potrzebuje więc mechanizmu kompensującego ten niedobór. A kompensuje go ciepłem uzyskiwanym z kondensującej się pary wodny. Ta kondensacja objawia się w opadach. Opady to źródło ciepła, dzięki któremu atmosfera utrzymuje równowagę energetyczną, mówi Ryan Kramer z NASA. Jednak metan zmienia to równanie. Zatrzymuje on w atmosferze energię ze Słońca, przez co atmosfera nie musi pozyskiwać jej z opadów. Ponadto absorbując część energii metan zmniejsza jej ilość, jaka dociera do powierzchni Ziemi. To zaś zmniejsza parowanie. A zmniejszenie parowania prowadzi do zmniejszenia opadów.
Odkrycie to ma znaczenie dla lepszego zrozumienia wpływu metanu i być może innych gazów cieplarnianych na klimat. Absorpcja promieniowania krótkofalowego łagodzi ocieplenie i zmniejsza opady, ale ich nie eliminuje, dodaje Allen.
W ostatnich latach naukowcy zaczęli bardziej interesować się wpływem metanu na klimat. Emisja tego gazu rośnie, a głównymi jego antropogenicznymi źródłami są rolnictwo, przemysł i wysypiska odpadów. Istnieje obawa, że w miarę roztapiania się wiecznej zmarzliny, uwolnią się z niej olbrzymie ilości metanu. Potrafimy dokładnie mierzyć stężenie gazów cieplarnianych w atmosferze. Musimy jak najlepiej rozumieć, co te wartości oznaczają. Badania takie jak te prowadzą nas do tego celu, mówi Ryan Kramer.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Przestawienie światowego systemu energetycznego na źródła odnawialne będzie wiązało się z większą emisją węgla do atmosfery, gdyż wytworzenie ogniw fotowoltaicznych, turbin wiatrowych i innych urządzeń wymaga nakładów energetycznych. Jednak im szybciej będzie przebiegał ten proces, tym większe będą spadki emisji, ponieważ więcej energii ze źródeł odnawialnych w systemie oznacza, że źródła te będą w coraz większym stopniu napędzały zmianę. Takie wnioski płyną z badań, których autorzy oszacowali koszt zmiany systemu produkcji energii, liczony nie w dolarach, a w emisji gazów cieplarnianych.
Wniosek z naszych badań jest taki, że do przebudowania światowej gospodarki potrzebujemy energii i musimy to uwzględnić w szacunkach. W jaki sposób by ten proces nie przebiegał, nie są to wartości pomijalne. Jednak im więcej zainwestujemy w początkowej fazie w zieloną energię, w tym większym stopniu ona sama będzie napędzała zmiany, mówi główny autor badań, doktorant Corey Lesk z Columbia University.
Naukowcy obliczyli jaka będzie emisja gazów cieplarnianych związana z wydobyciem surowców, wytworzeniem, transportem, budowaniem i innymi czynnościami związanymi z tworzeniem farm słonecznych i wiatrowych oraz ze źródłami geotermalnymi i innymi. Do obliczeń przyjęto scenariusz zakładający, że świat całkowicie przechodzi na bezemisyjną produkcję energii.
Jedne z wcześniejszych badań pokazują, że przestawienie całej światowej gospodarki (nie tylko systemu energetycznego) na bezemisyjną do roku 2050, kosztowałoby 3,5 biliona dolarów rocznie. Z innych badań wynika, że same tylko Stany Zjednoczone musiałyby w tym czasie zainwestować nawet 14 bilionów dolarów.
Teraz możemy zapoznać się z badaniami pokazującymi, jak duża emisja CO2 wiązałaby się ze zbudowaniem bezemisyjnego systemu produkcji energii.
Jeśli proces zmian będzie przebiegał w tym tempie, co obecnie – a zatem gdy pozwolimy na szacowany wzrost średniej globalnej temperatury o 2,7 stopnia Celsjusza do końca wieku – to do roku 2100 procesy związane z budową bezemisyjnego systemu produkcji energii będą wiązały się z emisją 185 miliardów ton CO2 do atmosfery. To dodatkowo tyle, ile obecnie ludzkość emituje w ciągu 5-6 lat. Będzie więc wiązało się to ze znacznym wzrostem emisji. Jeśli jednak tworzylibyśmy tę samą infrastrukturę na tyle szybko, by ograniczyć wzrost średniej temperatury do 2 stopni Celsjusza – a przypomnijmy, że taki cel założono w międzynarodowych porozumieniach – to zmiana struktury gospodarki wiązałaby się z emisją dodatkowych 95 miliardów ton CO2 do roku 2100. Moglibyśmy jednak założyć jeszcze bardziej ambitny cel i ograniczyć wzrost globalnej temperatury do 1,5 stopnia Celsjusza. W takim wypadku wiązałoby się to z wyemitowaniem 20 miliardów ton CO2, a to zaledwie połowa rocznej emisji.
Autorzy badań zastrzegają, że ich szacunki są prawdopodobnie zbyt niskie. Nie brali bowiem pod uwagę emisji związanych z koniecznością budowy nowych linii przesyłowych, systemów przechowywania energii czy zastąpienia samochodów napędzanych paliwami kopalnymi przez pojazdy elektryczne. Skupili się poza tym tylko na dwutlenku węgla, nie biorąc pod uwagę innych gazów cieplarnianych, jak metan czy tlenek azotu. Zauważają też, że zmiana gospodarki wiąże się nie tylko z problemem emisji, ale też z innymi negatywnymi konsekwencjami, jak konieczność sięgnięcia po rzadziej dotychczas używane minerały, których złoża mogą znajdować się w przyrodniczo cennych czy dziewiczych obszarach, zauważają też, że budowa wielkich farm fotowoltaicznych i wiatrowych wymaga zajęcia dużych obszarów, co będzie wpływało na mieszkających tam ludzi oraz ekosystemy.
Pokazaliśmy pewne minimum. Koszt maksymalny jest zapewne znacznie większy, mówi Lesk. Dodaje, że badania przyniosły zachęcające wyniki. Pokazują bowiem, że im szybciej i więcej zainwestujemy na początku, tym mniejsze będą koszty. Jeśli jednak wielkie inwestycje nie rozpoczną się w ciągu najbliższych 5–10 lat, stracimy okazję do znacznego obniżenia kosztów.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Trwający niemal przez cały obecny rok kryzys energetycznych spowodował, że do produkcji energii w większym stopniu zaczęto wykorzystywać węgiel, co spowodowało obawy o znaczne zwiększenie emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Emisja rzeczywiście wzrosła w porównaniu z rokiem 2021, ale o mniej niż 1%. To znacznie mniej niż prognozowano i znacznie mniej niż wynosił wzrost ubiegłoroczny. A stało się tak dzięki bardziej intensywnemu użyciu źródeł odnawialnych oraz samochodów elektrycznych.
Międzynarodowa Agencja Energetyczna (MAE, ang. IEA) poinformowała, że do końca bieżącego roku związana z produkcją energii emisja dwutlenku węgla do atmosfery wzrośnie o niemal 300 milionów ton w porównaniu z rokiem ubiegłym i wyniesie około 33,8 miliarda ton. To znacznie mniej niż wzrost o 2 miliardy ton, który miał miejsce w roku 2021. Za tegoroczny wzrost odpowiada głównie sektor produkcji energii elektrycznej oraz lotnictwa pasażerskiego.
Analitycy MAE dodają, że tegoroczny wzrost emisji przekroczyłby 1 miliard ton, gdyby nie duże inwestycje w źródła odnawialne i rozpowszechnianie się samochodów elektrycznych. W wyniku rosyjskiej napaści na Ukrainę znacząco wzrosły ceny gazu, co spowodowało, że świat zaczął spalać więcej węgla. Jednak ta zwiększona emisja z węgla została w dużej mierze zniwelowana poprzez szersze użycie źródeł odnawialnych. W wyniku tego nieco poprawiła się światowa średnia emisji na jednostkę wyprodukowanej energii. To bardzo dobry prognostyk, gdyż wskazuje, że pogorszenie się tego wskaźnika w ubiegłym roku – co było spowodowane znacznym wzrostem emisji przy wychodzeniu gospodarki z kryzysu po pandemii – było tylko przejściowe i udało się utrzymać trend zmniejszania emisji na jednostkę energii. To bardzo ważne, gdyż po kryzysie finansowym z 2008 roku wskaźnik emisji na jednostkę wyprodukowanej energii pogarszał się przez wiele lat.
Globalny kryzys energetyczny spowodowany inwazją Rosji na Ukrainę spowodował, że wiele krajów zaczęło zastępować gaz innymi źródłami energii. Optymistycznym zjawiskiem jest fakt, że energetyka słoneczna i wiatrowa uzupełniły większość niedoborów, dzięki czemu zwiększenie emisji spowodowane wykorzystywaniem węgla wydaje się zjawiskiem niewielkim i przejściowym. To oznacza, że emisja CO2 rośnie znacznie wolniej niż się obawiano i dochodzi do rzeczywistej strukturalnej zmiany w sektorze produkcji energii, komentuje dyrektor MAE Fatih Birol.
W 2022 roku globalna produkcja mocy ze słońca i wiatru wzrosła w porównaniu z rokiem ubiegłym o ponad 700 TWh. To największy roczny wzrost w historii. Gdyby nie on, emisja CO2 byłaby w bieżącym roku o ponad 600 milionów ton wyższa. Ilość energii pozyskiwanej ze słońca i wiatru rośnie najszybciej w całym sektorze energetycznym. Mimo tego, w niektórych krajach – głównie w Azji – drugim najszybciej rosnącym źródłem energii jest węgiel. Dlatego też w bieżącym roku globalna emisja CO2 z węgla wzrośnie o ponad 200 milionów ton w porównaniu z rokiem ubiegłym.
W Unii Europejskiej, pomimo zwiększenia zużycia węgla, spodziewany jest spadek emisji. Eksperci sądzą, że wzrost ilości energii wytwarzanej z węgla jest w UE tymczasowy, a w przyszłym roku do europejskiej sieci zostaną podłączone źródła odnawialne o łącznej mocy około 50 GW. W Chinach tegoroczna emisja pozostanie niemal na niezmienionym poziomie. Będzie to spowodowane spowolnieniem gospodarczym, suszą wpływającą na hydroelektrownie oraz przyłączaniem dużych ilości źródeł odnawialnych.
Obok wspomnianych już hydroelektrowni, które w wielu regionach świata zmniejszyły produkcję energii z powodu suszy, kolejnym niskoemisyjnym źródłem, które dostarczyło mniej energii były elektrownie atomowe. Ich globalna produkcja zmniejszyła się w bieżącym roku o ponad 80 TWh. Za znaczną część niedoborów odpowiadały francuskie elektrownie atomowe, z których ponad połowa była wyłączona przez część roku. To zaś spowodowało zwiększenie produkcji energii z węgla i ropy.
Analitycy spodziewają się, że w związku ze zmniejszonym wykorzystywaniem gazu emisja CO2 z tego źródła zmniejszy się w bieżącym roku o około 40 milionów ton. Znacząco zwiększył się jednak popyt na ropę naftową, przez co o około 180 milionów ton wzrosła emisja CO2 z tego źródła. Związane jest to przede wszystkim ze znoszeniem ograniczeń w podróżowaniu. Lotnictwo pasażerskie odpowiadało za około 75% wzrostu emisji z ropy naftowej i to pomimo tego, że emituje obecnie o około 20% CO2 mniej niż przed pandemią.
Specjaliści podkreślają, że niepewność na światowym rynku gazu będzie kształtowała również przyszłoroczne trendy. Jednak zmiany strukturalne i spowodowany nimi spadek emisji CO2 na jednostkę energii są ewidentne. Dlatego też analitycy spodziewają się, że korzystny trend będzie kontynuowany, tym bardziej, że w wielu miejscach na świecie rządzący przyjęli ambitne projekty redukcji emisji. Mowa tutaj o US Inflation Reduction Plan, europejskim Fit for 55, japońskim Green Transformation oraz o ambitnych planach dotyczących czystej energetyki przyjętych przez rządy Chin i Indii.
Ze szczegółami raportu MAE będziemy mogli zapoznać się w przyszłym tygodniu.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Teleskop Webba (JWST) zdobył pierwsze pewne dowody na obecność dwutlenku węgla w atmosferze egzoplanety. CO2 znaleziono w atmosferze gazowego olbrzyma znajdującego się w odległości 700 lat świetlnych od Ziemi. Odkrycie daje nadzieję, że Webb będzie w stanie wykryć i zmierzyć poziom dwutlenku węgla w atmosferach mniejszych podobnych do Ziemi planet skalistych.
Planeta, o której mowa, to WASP-39b, gazowy olbrzym o masie niemal czterokrotnie mniejszej od masy Jowisza, za to o średnicy o 30% większej. Tak niska masa w porównaniu z tak dużą objętością jest częściowo spowodowana wysokimi temperaturami planety, sięgającymi 900 stopni Celsjusza. WASP-39 znajduje się 8-krotnie bliżej swojej gwiazdy niż Merkury Słońca. Obiega ją w ciągu zaledwie 4 ziemskich dni.
Gazowy gigant został odkryty w 2011 roku, a dzięki teleskopom Hubble'a i Spitzera wiemy, że w jej atmosferze znajduje się para wodna, sód i potas. Dzięki niezwykłej czułości Webba w podczerwieni dowiedzieliśmy się właśnie o obecności CO2.
Odkrycia dokonano dzięki urządzeniu NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph). Zarejestrował on światło macierzystej gwiazdy przechodzące przez atmosferę planety. Jako, że różne gazy pochłaniają fale światła o różnej długości, analizując spektrum docierającego do nas światła możemy dowiedzieć się, jakie molekuły obecne są w atmosferze. Webb zarejestrował spadek ilości docierającego światła w zakresie pomiędzy 4,1 a 4,6 mikrometrów. W ten sposób zdobyliśmy pierwszy jednoznaczny dowód na obecność dwutlenku węgla w atmosferze planety poza Układem Słonecznym.
To bardzo ważne wydarzenie, będącym dowodem na czułość instrumentów Webba i możliwości całego teleskopu. Dotychczas bowiem nie dysponowaliśmy narzędziem, które pozwalałoby na rejestrowanie tak subtelnych zmian w spektrum pomiędzy 3 a 5,5 mikrometra w atmosferach egzoplanet. A to jest właśnie najbardziej interesujący nas zakres, gdyż w nim znajdują się pasma absorpcji takich gazów jak para wodna, metan czy właśnie dwutlenek węgla. Skoro zaś Webb udowodnił, że potrafi rejestrować te sygnały, powinien być w stanie zarejestrować je również w przypadku mniejszych skalistych planet. A obecność w ich atmosferach wody, metanu czy dwutlenku węgla może wskazywać na możliwość istnienia życia.
Ponadto analiza składu atmosfery zdradza wiele istotnych informacji na temat pochodzeniu i ewolucji planet. Mierząc dwutlenek węgla możemy stwierdzić, jaki był stosunek gazów i materiału stałego podczas formowania się planety. W nadchodzącej dekadzie JWST dokona wielu podobnych pomiarów na różnych planetach. Dzięki temu dowiemy się, jak powstają planety i na ile unikatowy jest Układ Słoneczny, mówi Mike Line z Arizona State University.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Przed dwoma dniami prezydent Biden popisał Inflation Reduction Act, ustawę przewidującą wydatkowanie z federalnego budżetu 437 miliardów dolarów w ciągu najbliższych 10 lat. Przewidziano w niej 370 miliardów USD na energetykę odnawialną i inne technologie niskoemisyjne. Jednak najbardziej interesujące są przepisy dotyczące technologii produkcji wodoru. Z jednej strony dlatego, że przewidziano środki znacznie większe niż spodziewali się analitycy, z drugiej zaś, że przepisy nie wyróżniają żadnej technologii pozyskiwania wodoru. Specjaliści zajmujący się rynkiem wodoru mówią, że dzięki temu w końcu można będzie mówić o początku prawdziwej rewolucji wodorowej. Wodór można przecież wykorzystać zarówno jako paliwo napędzające pojazdy czy statki, jak i do produkcji energii elektrycznej zasilającej nasze domy.
Ustawa przewiduje bowiem, że producenci wodoru mogą pomniejszyć należny państwu podatek, a wielkość tego pomniejszenia będzie zależała wyłącznie od ilości dwutlenku węgla emitowanego podczas produkcji wodoru. I tak producenci wykorzystujący najczystszą obecnie metodę pozyskiwania wodoru, w czasie której na każdy kilogram wodoru emituje się 0,45 kg CO2, będą mogli odpisać 3 USD na każdy wytworzony kilogram wodoru. Dzięki temu wodór taki może być tańszy niż tzw. szary wodór uzyskiwany z gazu metodą reformingu parowego. W metodzie tej na każdy kilogram wodoru emituje się 8–10 kg CO2. Obecnie cena szarego wodoru w USA to około 2 USD/kg. Dlatego też niemal cały wodór – ok. 10 milionów ton rocznie – produkowany w Stanach Zjednoczonych wytwarzany jest tą metodą.
Największym na świecie producentem wodoru są Chiny. Państwo Środka wytwarza 25 milionów ton tego pierwiastka rocznie, z czego aż 62% uzyskuje się z węgla, co wiąże się z emisją 18–20 kg CO2 na kilogram wodoru. Zarówno USA jak i Chiny produkują czysty tzw. zielony wodór uzyskiwany metodą elektrolizy z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii, ale produkcja ta nie przekracza 1% całości. Ten zielony wodór kosztuje bowiem ok. 5 USD/kg. Teraz, dzięki możliwości odpisania 3-dolarowego podatku, stanie się on konkurencyjny cenowo z szarym wodorem.
Amerykanie opracowali też plan dojścia do produkcji zielonego wodoru bez ulg podatkowych. Przepisy przewidują, że do roku 2026 kwota, którą można będzie odpisać od kilograma zielonego wodoru zostanie zmniejszona do 2 USD, a w roku 2031 wyniesie 1 USD.
Przepisy te znacznie przyspieszą transformację wodorową. Specjaliści z National Renewable Energy Laboratory spodziewali się, że cena zielonego wodoru spadnie o trzy dolary do roku 2026. Teraz, dzięki ustawie, spadnie ona natychmiast. Mamy gwałtowne obniżenie kosztów do poziomu, przy którym zielony wodór staje się konkurencyjny, a w wielu miejscach tańszy, od wodoru pozyskiwanego z paliw kopalnych. Stąd też wielkie nadzieje związane z nową ustawą.
Wspomniany odpis podatkowy to tylko jeden z ostatnich kroków na rzecz wodorowej rewolucji. W ubiegłym roku w życie weszła ustawa Infrastructure Investment and Jobs Act, w której przewidziano 8 miliardów USD na stworzenie w USA ośmiu regionalnych „hubów wodorowych” produkujących zielony wodór. W oczekiwaniu na rozdysponowanie tych pieniędzy, co ma nastąpić we wrześniu lub październiku, przedsiębiorstwa zgłosiły 22 projekty potencjalnych hubów.
Wkrótce też ma ruszyć warty 2,65 miliarda USD projekt firm Mitsubishi Power Americas i Magnum Development, w ramach którego zainstalowane zostaną 840-megawatowe turbiny zasilane mieszaniną gazu naturalnego i wodoru, wspierane przez instalację fotowoltaiczną. W miejscu tym 220-megawatowy system elektrolizy będzie wytwarzał wodór. W znajdujących się w pobliżu podziemnych wysadach solnych powstaną zaś magazyny przechowujące do 300 GWh energii w postaci wodoru.
Nowe amerykańskie przepisy powinny znacznie przyspieszyć prace prowadzone chociażby przez Hydrogen Council. To ogólnoświatowa organizacja skupiająca obecnie 132 korporacje pracujące nad technologiami wodorowymi.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.