Honnan származik az energia?
Szinte minden, a Földön fellelhető energia forrása a Napból érkező sugárzás. Először is, a napsugárzás fényt és hőt ad. Ennek egy részét felhasználva növekednek növényeink, amelyeket aztán megehetünk, vagy eltüzelhetünk (hőt, fényt nyerve belőlük). A növényevő állatokat megehetjük (így is energiához jutunk), de akár munkára is foghatjuk őket. A napból érkező sugárzás a motorja a víz körforgásának (hidrológiai ciklusnak) is: elpárologtatja a vizet, ami aztán felemelkedik a légkörbe, végül csapadék formájában lehull. Ez a talajba beszivárogva felszín alatti vízzé válik, vagy közvetlenül a vízfelületeket táplálja (majd kezdődhet az egész elölről, ld. a lenti ábrát). Áramló vizeink mechanikai energiájának így a Nap a forrása. Továbbá, a besugárzás egyenlőtlen eloszlása miatti hőmérséklet- és nyomáskülönbségek hatására alakul ki a szél. A hullámok egy részét pedig a szél kelti. A fosszilis energiahordozók évmilliók alatt felhalmozódott növényi és állati maradványokból keletkeztek (melyekben, a fentieknek megfelelően, a Nap energiája tárolódott el).
Van pár kivétel is:
- a geotermikus energia, mely a Föld forró magjából származik;
- az árapály-energia, melyet a tömegvonzással magyarázhatunk;
- és az atomenergia, ami az atommagok kötési energiáit jelenti.
E források egy része megújuló, de a jelenleg dominánsan alkalmazott fosszilis tüzelőanyagok nem azok.
Fontos az is, hogyan tudjuk átalakítani a rendelkezésünkre álló energiát, hogy azt képesek legyünk felhasználni. Az idő nagy részében az átalakítást mi magunk végeztük: az élelmiszerek fogyasztásával az azokban tárolt energiát konvertáltuk izomerővé, hogy ezt aztán mechanikai munkavégzésre használjuk.
Mekkora energiát vagyunk képesek mi magunk előállítani?
Például, ha egy narancsot a padlóról a pultra helyezünk 1 másodperc alatt, azzal körülbelül 1 W teljesítményt adunk le. Vajon tudnánk-e üzemeltetni háztartási kisgépeinket saját izomerőnkkel? Ebben a videóban egy kerékpárversenyző által hajtott kerékpár szolgáltatta a kenyérpirító működéséhez szükséges energiát: versenyzőnk kb. egy percig tudta a szükséges 700 W teljesítményt leadni. Egy átlagos fizikumú ember kb. 100 W-ot tud huzamosabb időn át leadni. Napi 8 óra munkaidővel számolva így mintegy 0,8 kWh energiát termelne. Hogyan viszonyul ez a havi áramszámlánkban foglaltakhoz?
A háziasított állatok (illetve bizonyos kultúrákban a rabszolgák) munkára fogásával többlet teljesítményre tettünk szert (háziállatok fajtájától függően 250–800 W-ra). Majd jöttek a vitorlások, illetve a középkorban a vízikerekek (2000–4000 W), ezer évvel később pedig a szélmalmok (1000–10.000 W). A dolgok a gőzgép feltalálásával gyorsultak fel igazán (1800: 100.000 W, 1900: 3.000.000 W). Ezt követte a gőzturbina (1890: 75.000 W, 1914: 25.000.000 W). A lezajló forradalmat a belsőégésű motor (1800-as évek második fele) és a gázturbina (1930-as évek) egészítette ki.
Az emberi történelem folyamán mind a felhasznált energia forrásában, mind annak átalakítására szolgáló eszközökben történt tehát változás. Az átmenetek valamelyest kapcsolódnak egymáshoz, de nem teljes mértékben. Például egy gőzturbina működtetéséhez használhatunk fát, szenet vagy akár atomenergiát, így az energiaforrások közti váltás nem teszi szükségessé a teljes rendszer cseréjét. Másrészről, belsőégésű motort nem tudunk fával vagy széllel hajtani. A jelenlegi legjobb energia-átalakító berendezéseink nagyban támaszkodnak a fosszilis üzemanyagokra. A technológiai fejlesztésekben, áttörésekben bízhatunk, de nem szabad elfeledkeznünk arról, hogy azok időigényesek lehetnek. (Például a földgáz cseppfolyósításának technikáját már 1852-ben felfedezték, mégis, mintegy 150 évig tartott, mire globálisan elterjedt.)
Az átállások ráadásul az előző energia-infrastruktúrától is nagymértékben függtek. A gőzkorszak nem lett volna lehetséges a szén bányászatába és a gépek építésébe fektetett emberi és állati eredetű munka nélkül. De még most is, a szélturbinák, melyekkel fosszilis-függőségünket csökkenteni szeretnénk, hatalmas acéltornyok (melyek széntüzelésű kemencék közreműködésével készülnek), (kőolajból származó) műanyag lapátokkal, megépítésüket (benzines) gépek segítik. A napelemek készítése hasonlóan energiaigényes folyamat.
A következő nagy energiaátmenet a nem-megújulókról a megújulókra történő átállás lesz, a változás elkerülhetetlen. Ez nem – csak – az éghajlatváltozás miatt van így: eljön majd az az idő, amikor ezek (az atom is) elfogynak (továbbá, mint a fentiekben is láttuk, a fosszilis tüzelőanyagokat nem csak erőforrásként, hanem nyersanyagként is felhasználjuk, ezért más szempontból is értékesek).
A teljes átmenet megvalósításának nem csak egy korlátja van: az politikai, technológiai, infrastrukturális és fizikai okok keveréke. Politikai, társadalmi jellegű döntések határozzák meg például az atomenergia részesedését, ezzel szemben a nap- és szélenergia alkalmazásának inkább technológiai és infrastrukturális akadályai vannak. A megújuló erőforrások jellege alapvetően különbözik a fosszilis tüzelőanyagokétól. A fosszilis energiahordozók energiasűrűsége rendkívül nagy, és viszonylag könnyen és megbízhatóan szállíthatók. A megújulók energiasűrűsége kisebb, ráadásul nagy részük az időjárástól függ (napos és felhős, szélcsendes és éppen eléggé, illetve túl szeles időszakok váltakozása nehezíti az energiatermelést). A bioüzemanyagok esetében a napfény energiává konvertálása nem túl hatékony, és egyéb aggályok is felmerülnek (csak pár példát említve: hatalmas földterületek felszínhasználatának átalakítása, etikai kérdések a termőterületek, a termények felhasználásával kapcsolatban).
A megújulók a fosszilisaknál sokkal diffúzabbak, a fogyasztók azonban egyre koncentráltabban vannak jelen (nagyobb intenzitású termelés kisebb területen, városi népesség arányának, a városok méretének és népsűrűségének növekedése). Éppen ezért, a megújuló energiaforrásokra történő áttérés a modern energiainfrastruktúrák alapvető átalakítását is szükségessé tenné. Ez nem lehetetlen, és hosszú távon valószínűleg elkerülhetetlen, de azzal nem árt tisztában lennünk, hogy még hosszú út áll előttünk.
Addig is, míg ez bekövetkezik? Gondoljuk újra szokásainkat, fogyasszunk kevesebbet (nyersanyagot, energiaforrást egyaránt)! Ne a külsőségekre, a látszatra adjunk! Ki gondolná, hogy a szelektív hulladékgyűjtés káros is lehet? (Még mielőtt megijednének kedves olvasóink: nem, nem úgy értem. Persze, fontos szelektíven gyűjteni a szemetet. De! Ha erre hivatkozva aztán sokkal több szemetet termelünk – hiszen mi megtettük, ami tőlünk tellett, és szépen szétválogattuk – azzal szándékunk ellenkezőjét érhetjük el.)
Ha a bevezetésként vázolt szerencsés helyzetre ébredünk, először gondoljuk végig azt, hogyan tudnánk spórolni – nyílászárók cseréjével? Szigeteléssel? Vagy kezdjünk mindent újra, az alapoktól, és már a tervezésnél vegyünk figyelembe környezetvédelmi szempontokat is? A tervezőasztalon sok minden eldől, ami aztán évtizedekre meghatározza fogyasztásunk nagy hányadát. A hazai épületállomány jelentős része felújításra szorul. Az országos földgázfelhasználást alapvetően meghatározza az épületek energiaszükséglete, így az energiahatékonysági felújítások jelentős potenciállal bírnak annak csökkentésében. Ami áttételesen az ország energiafüggőségét is csökkentené. Majd menjünk tovább: milyen állapotban vannak háztartási gépeink? Hogyan tudnánk hatékonyabban működtetni őket? Netán melyek azok, amelyek feleslegesen fogyasztják az áramot? Talán egy kis odafigyeléssel is spórolhatunk. Ha az ésszerűsítésen, csökkentésen túl vagyunk, akkor telepítsük a megújuló energiás rendszereket.
Mindenkinek megéri – a legolcsóbb energia mégis csak az el nem használt energia. Ezzel terheljük legkevésbé pénztárcánkat és bolygónkat is.
Cikk ötletének forrása: https://www.theatlantic.com/technology/archive/2015/11/a-brief-history-of-human-energy-use/415749/
Ajánljuk még: Vaclav Smil cikkeit, könyveit
