Dane oryginału:

RENEWABLE ENERGY: A VERY SHORT INTRODUCTION, FIRST EDITION was originally published in English in 2020. This translation is published by arrangement with Oxford University Press. Polish Scientific Publishers PWN is solely responsible for this translation from the original work and Oxford University Press shall have no liability for any errors, omissions or inaccuracies or ambiguities in such translation or for any losses caused by reliance thereon.

? Nick Jelley 2020

The moral rights of the author have been asserted

First edition published in 2020

Wydanie polskie:

Tłumaczenie: Agnieszka Adamczyk

Projekt okładki i stron tytułowych: Lidia Michalak-Mirońska

Ilustracja na okładce: off/123RF

Wydawca: Adam Filutowski

Koordynator ds. redakcji: Adam Kowalski

Redaktor: Joanna Forysiak

Produkcja: Mariola Grzywacka

Skład wersji elektronicznej na zlecenie Wydawnictwo Naukowe PWN: Michał Latusek

Książka, którą nabyłeś, jest dziełem twórcy i wydawcy. Prosimy, abyś przestrzegał praw, jakie im przysługują. Jej zawartość możesz udostępnić nieodpłatnie osobom bliskim lub osobiście znanym. Ale nie publikuj jej w intrenecie. Jeśli cytujesz jej fragmenty, nie zmieniaj ich treści i koniecznie zaznacz, czyje to dzieło. A kopiując jej część, rób to jedynie na użytek osobisty.

Szanujmy cudzą własność i prawo.

Więcej na www.legalnakultura.pl

Polska Izba Książki

Copyright ? for the Polish edition by Wydawnictwo Naukowe PWN SA

Warszawa 2022

ISBN: 978-83-01-22251-2

eBook został przygotowany na podstawie wydania papierowego z 2022r. (wyd. I)

Wydawnictwo Naukowe PWN SA

02-460 Warszawa, ul. Gottlieba Daimlera 2

tel. 22 69 54 321; faks 22 69 54 288

infolinia 801 33 33 88

e-mail: pwn@pwn.com.pl; www.pwn.pl

Rozdział 1Czym są odnawialne źródła energii?

W życiu codziennym wykorzystujemy energię przez cały czas: gdy rozmawiamy przez telefon, gotujemy wodę lub prowadzimy samochód. Dostęp do energii ma wpływ na wysoką jakość życia: zapewnia ciepło, produkcję żywności i technologię zasilania; w ostatnich 200 latach do jej produkcji coraz bardziej wykorzystywaliśmy paliwa kopalne. Jednak spalanie węgla, ropy naftowej i gazu ziemnego powoduje uwalnianie ogromnych ilości dwutlenku węgla (CO2) do atmosfery, a także wytwarza niezwykle szkodliwe dla naszego zdrowia i dla środowiska naturalnego zanieczyszczenia. Mimo to najprościej byłoby dalej je użytkować, tym bardziej że zasoby paliw kopalnych wystarczą na kolejnych kilkaset lat. Jednak dalszy wzrost poziomu dwutlenku węgla w atmosferze, który już obecnie poważnie zaburza równowagę klimatyczną, spowodowałby dramatyczne zmiany związane z globalnym ociepleniem i naraziłby na niebezpieczeństwo wiele milionów istnień ludzkich jeszcze przed końcem XXI w. W tej chwili zanieczyszczenie powietrza powoduje co roku 7 mln przedwczesnych zgonów.

Energia ze źródeł odnawialnych

Na szczęście wykorzystanie niektórych źródeł energii, w szczególności użytkowanie energii słonecznej, wiatrowej i wodnej, nie wiąże się z tymi szkodliwymi konsekwencjami. W wielu częściach świata generatory energii słonecznej i wiatrowej stają się obecnie najtańszymi źródłami zasilania i są realną alternatywą dla paliw kopalnych. Co więcej, te źródła energii są odnawialne, ponieważ mogą się samoistnie uzupełniać w ciągu od paru dni lub do kilku dekad. Jeśli produkowana energia jest przystępna cenowo, a jej wytwarzanie nie jest szkodliwe dla ludzi ani dla środowiska (co może się zdarzyć np. wtedy, gdy lasy są wycinane pod uprawy energetyczne[1]), to dostawy energii odnawialnej są zrównoważone. Taka zrównoważona energia przynosi wiele natychmiastowych korzyści. Może zmniejszyć zanieczyszczenie powietrza, które jest plagą wielu miast, zapewnić tańszą energię oraz sporo nowych miejsc pracy, a także zagwarantować niedrogie bezpieczeństwo energetyczne milionom ludzi.

Jeszcze kilka lat temu rezygnacja z paliw kopalnych w walce z globalnym ociepleniem byłaby bardzo trudna z powodu tradycyjnego podejścia do tej kwestii zakorzenionego w społeczeństwie, a każda alternatywa była bardzo kosztowna. Ponadto ponieważ zmiany klimatyczne wydawały się jedynie stopniowym i odległym zagrożeniem, niewywołującym gwałtownych emocji ani chęci do natychmiastowej reakcji, wiele osób i rządów było niechętnych podejmowaniu działań. Teraz jednak zagrożenie jest znacznie bliższe, więc odejście od paliw kopalnych na rzecz źródeł odnawialnych stało się krokiem koniecznym.

Słońce jest najważniejszym źródłem energii odnawialnej. Jego promieniowanie zapewnia światło do oświetlenia, ciepło do ogrzewania i gotowania. Może być również przekształcane w energię elektryczną za pomocą ogniw fotowoltaicznych. Różnice w absorpcji promieni słonecznych powodują zróżnicowanie w temperaturach na powierzchni Ziemi, dzięki czemu powstaje wiatr, który można wykorzystywać do napędzania turbin wiatrowych. Rzeki są źródłem energii wodnej; są także częścią naturalnego cyklu, w którym opady deszczu z chmur spływają ciekami do morza, a parowanie wody do atmosfery, wywołane ciepłem promieni słonecznych, powoduje powstawanie chmur. Rośliny czerpią energię z fotosyntezy, podczas której dwutlenek węgla i woda są przekształcane w węglowodany dzięki światłu słonecznemu. Rośliny dostarczają pożywienia, a także mogą być źródłem paliwa do ogrzewania i napędzania silników. Słońce i wiatr są w stanie dostarczyć całą energię, której potrzebuje świat, a nawet wielokrotnie więcej, niż jest to konieczne.

Wczesne źródła energii

Aż do XVIII w. prawie wszystkie źródła energii były źródłami odnawialnymi. Rośliny i zwierzęta były źródłem żywności i surowców, takich jak drewno, nawóz, olej i tłuszcz, służących do gotowania, ogrzewania, oświetlenia i budowy schronienia; są one obecnie określane mianem biomasy tradycyjnej. W epoce brązu węgiel drzewny, wytwarzany przez spalanie drewna przy ograniczonym dopływie powietrza, spalający się w wyższej temperaturze, umożliwił oczyszczanie rud różnych metali. Przez wiele stuleci zwierzęta ułatwiały wiele zadań, a konie i woły zapewniały energię i transport.

Podstawowym zastosowaniem energii słonecznej, oprócz jej znaczenia dla uprawy żywności, było ogrzewanie i oświetlenie domostw. Starożytni Grecy i Chińczycy budowali domy z głównymi pokojami wychodzącymi na południe, aby były jak najbardziej nasłonecznione, a Rzymianie stosowali szklane szyby, które pomagały zatrzymać ciepło wewnątrz pomieszczeń. W gorącym i suchym klimacie zwykle budowano domy o bardzo grubych ścianach, aby nie dopuścić do nagrzewania się wnętrz w ciągu dnia i zatrzymać ciepło w nocy. Ciepło słoneczne było również wykorzystywane do suszenia materiałów, np. gliny na cegły, oraz do konserwowania żywności.

Do ogrzewania i oświetlania wykorzystywano czasami węgiel, torf i ropę naftową, choć ich użycie było zwykle ograniczone. W nielicznych miejscach dostępna była energia geotermalna pod postacią gorących źródeł. Jest to odnawialne źródło energii, ponieważ pochodzi z ciepła wydzielanego z wnętrza Ziemi. Starożytni Rzymianie wykorzystywali gorące źródła w niektórych łaźniach, co można nadal zobaczyć w Pompejach.