[1] Energia – prawdziwa waluta wszechświata
Mamy trzydzieści lat, by powstrzymać kryzys klimatyczny. Czy wystarczy nam energii?
W upalne październikowe popołudnie 2021 roku brodzimy z Nurią Selvą w wodzie zalewającej plażę na południowo-wschodnim krańcu andaluzyjskiego kurortu Matalascañas, na granicy Parku Narodowego Doñana. Kilka tygodni wcześniej, gdy Atlantyk odsłonił tu łachę piaskowca, Selva, zoolożka i profesorka Instytutu Ochrony Przyrody Polskiej Akademii Nauk w Krakowie, przebywająca na rocznym stypendium Narodowej Agencji Wymiany Akademickiej w Stacji Biologicznej w Doñanie, natrafiła w tym miejscu na skamieniałe ślady ludzkich stóp. Jak podejrzewa – neandertalczyków. Niestety, teraz znowu pokryła je gruba warstwa piasku. Ocean daje i odbiera. Dziewczyna schyla się do złóż na pustyni. Nuria Selva, fot. Tomasz Ulanowski
Przeszukujemy więc blisko stumetrowy fragment kruchej skały, który jeszcze jest nam dany. W okrągłych, głębokich wklęśnięciach oczami wyobraźni widzę tropy zostawione przez słonie. W podłużnych i delikatnych – te odciśnięte przez pradawnych ludzi. Wokół biegają dzieci, a ich rodzice leniwie wylegują się na plaży. Lato już przeminęło, ale deszczowa jesień ciągle nie chce nadejść. Za kilka godzin miejsce naszej eksploracji przykryje fala przypływu.
Tego samego dnia wieczorem razem z Dolores Cobo, biolożką z Parku Narodowego Doñana, jedziemy podziwiać zachód słońca. Będziemy go oglądać ze szczytu klifu opadającego kilkadziesiąt metrów z rozległych wydm na zachód od Matalascañas. Czwartego czerwca 2020 roku Cobo i Ana Mateo, również biolożka z Doñany, spacerowały pod klifem i natknęły się na odsłoniętą przez wiosenny sztorm podobną łachę piaskowca z tropami.
– To był mój pierwszy spacer po zakończeniu covidowego lockdownu – wspomina Cobo. – Śmiałyśmy się z Aną, że być może odkryłyśmy tropy wymarłych już turów. Że może znalazłyśmy drugą Altamirę [jaskinia w północnej Hiszpanii z pięknymi naskalnymi malowidłami zwierząt – przyp. T.U.]. Potem okazało się, że część tych śladów rzeczywiście zostawiły tury!
Paleontolodzy, którzy rok później opisali odkrycie biolożek w dwóch publikacjach w piśmie „Scientific Reports”, rozpoznali w odsłoniętym przez Atlantyk piaskowcu nie tylko tropy turów i słoni, ale również ślady stóp neandertalczyków. Naliczyli ich w sumie osiemdziesiąt siedem i datowali je na 106 tysięcy lat wstecz. Południowa Hiszpania była ostatnią redutą neandertalczyków. To tu przetrwali najdłużej, zanim około 30 tysięcy lat temu wyginęli. Dzięki licznym badaniom z kilku ostatnich lat, których wyniki drukowały między innymi „Science” i „Nature”, wiemy, że nie byli wcale tępymi troglodytami, jak jeszcze do niedawna lubiliśmy ich postrzegać. Że prawdopodobnie mówili, na pewno uprawiali sztukę i wyrabiali skomplikowane narzędzia. Że dbali o chorych i być może żegnali zmarłych kwiatami. Że opanowali ogień.
Nasze poczucie wyższości jest nie na miejscu także z innego powodu. Zanim mieszkający w Eurazji Homo neanderthalensis wyginęli, zdążyli się skrzyżować z nadchodzącymi z Afryki Homo sapiens. Potomkowie tego międzygatunkowego mezaliansu rozeszli się następnie po całym świecie. W efekcie DNA każdego dzisiejszego człowieka spoza Afryki Subsaharyjskiej w blisko dwóch procentach składa się z materiału genetycznego neandertalczyków. Jesteśmy ich spadkobiercami.
Rozmawiam z Dolores Cobo o tunelu czasoprzestrzennym, który niespodziewanie połączył dwa odległe momenty – jej pierwszy spacer po wywołanej pandemią izolacji z pewnym dniem sprzed 106 tysięcy lat. Ocean był wtedy dużo dalej na południe niż dziś, a neandertalczycy zapewne pluskali się w słodkim oczku wodnym ukrytym między wydmami. Albo podobnie jak słonie czy tury po prostu przyszli napić się wody.
Z czasem oczko wyschło, a naznaczony stopami piasek wysechł i skamieniał. Potem wiatr przykrył go osadami. Aż wiosną 2020 roku fale podcięły klif i odsłoniły wiadomość, której neandertalczycy wcale nie zamierzali nam zostawiać. „Tu byliśmy”.
My zostawimy naszym następcom coś więcej niż odciśnięte w piasku tropy, kamienne narzędzia i wypalone ślady ognisk. W 2020 roku, jak donieśli w „Nature” naukowcy z Izraela, łączna masa całej wytworzonej przez ludzkość technosfery – betonu, stali, plastiku i innych materiałów, których potrzebujemy w codziennym życiu – przekroczyła biomasę wszystkich ziemskich organizmów. Energożerna technosfera oplata dziś Ziemię gęstą siecią, odkładając się w osadach i tworząc cezurę nowej epoki geologicznej, antropocenu.
Dwa dni przed wyjazdem do Doñany spotykam się z Nurią Selvą w Sewilli, pod pomnikiem Odkrywcy. El Indio, jak nazywają go miejscowi, dosiada konia na rondzie, tonąc w rzece samochodów pędzących wielką Avenida de Kansas City, która za miastem płynnie przechodzi w autostradę E-5 przecinającą całą Hiszpanię.
Jedziemy pod niedaleką miejscowość Sanlúcar la Mayor, aby obejrzeć tamtejszy kompleks elektrowni słonecznych wybudowany przez hiszpańską firmę Abengoa, a obecnie będący własnością przedsiębiorstwa Atlantica z siedzibą w Londynie. Na początku XXI wieku był to największy na świecie kompleks słoneczny pracujący w trzech technologiach – fotowoltaicznej i dwóch termo-solarnych. Obecnie palmę pierwszeństwa na tym polu dzierży elektrownia na północ od Warzazatu w Maroku. Jej łączna zainstalowana moc wynosi 582 megawaty (największe elektrownie czysto fotowoltaiczne, znajdujące się w Indiach i Chinach, mają moc kilkakrotnie większą).
Według opowieści snutej przez Davida Attenborough w jego filmie (i książce) Życie na naszej planecie Maroko, które powoli zmienia część swoich pustyń – a także rejonów znajdujących się w okupowanej Saharze Zachodniej – w farmy słoneczne i wiatrowe, daje przykład całemu światu, jak powinna przebiegać transformacja energetyczna. W niedalekiej przyszłości ma eksportować prąd do Europy. Elektrownia słoneczna w Sanlúcar la Mayor, Hiszpania. fot. Javier Barbancho / REUTERS / FORUM
W 2009 roku władze Maroka, którego produkcja energii elektrycznej opierała się na paliwach kopalnych, zadeklarowały, że po jedenastu latach aż 42 procent zainstalowanej mocy będą stanowić odnawialne źródła energii. Cel udało się w dużej mierze zrealizować – źródła te stanowią 37 procent zainstalowanych mocy – co nie znaczy jednak, że właśnie tyle marokańskiego prądu pochodzi ze słońca czy wiatru. W 2020 roku aż 68 procent energii elektrycznej Marokańczycy wciąż uzyskiwali ze spalania węgla. Z wiatru i słońca – odpowiednio 11 i 4 procent. Pokazuje to ogromną niestabilność odnawialnych źródeł energii. W przeciwieństwie do elektrowni na paliwa kopalne czy atomowych całkowite wykorzystanie mocy nominalnej elektrowni słonecznych i wiatrowych jest niemożliwe. Słońca brakuje przecież w nocy, a wiatru podczas wyżowej, spokojnej pogody.
Jeszcze gorzej sprawy wyglądają, kiedy weźmie się pod uwagę nie tylko produkcję własną energii elektrycznej, lecz także całkowity bilans energetyczny Maroka, obejmujący potrzeby wszystkich gałęzi gospodarki, w tym transportu, produkcji przemysłowej czy rolniczej. Import paliw kopalnych zaspokaja je w 90 procentach.
Korzystająca z trzech technologii elektrownia słoneczna pod Sanlúcar la Mayor w Hiszpanii jest największym takim obiektem w Europie, o łącznej zainstalowanej mocy 230 megawatów. Imponujące wrażenie robią jej dwie wieże, wysokie na 140 i 156 metrów.
Każda zbiera światło odbijane przez rozmieszczone wokół ruchome, podążające za słońcem lustra. Rozpalone do blisko 500 stopni Celsjusza szczyty obu wież świecą niczym oko Saurona nad Barad-dûr z Władcy pierścieni. Pod wpływem skoncentrowanego ciepła słonecznego woda krążąca w ich wnętrzach zmienia się w parę wodną, która napędza turbiny obracające generatory prądu. Łącznie obie wieże i otaczające je blisko dwa tysiące luster produkują energię elektryczną mogącą zasilić 15 tysięcy gospodarstw domowych (w sumie dysponują mocą 30 megawatów).
– Energia nigdy nie znika – jak dzieciom tłumaczy nam miejscowa przewodniczka Elena Iglesias. – Opowiadam o tym wycieczkom szkolnym, które tu przyprowadzam. Energia zmienia formę, przepływając z jednej materii w drugą.
Oślepiony niczym Frodo Baggins, odwracam głowę. Elektrownia słoneczna pod Sanlúcar la Mayor w Hiszpanii, fot. Tomasz Ulanowski
Niedaleko znajdują się trzy ogromne pola parabolicznych luster, które koncentrują światło słoneczne na biegnących równolegle rurach i nagrzewają płynący w nich olej do około 400 stopni Celsjusza. Olej oddaje swoje ciepło wodzie, a jeszcze później energia zmienia formę z cieplnej w elektryczną – podobnie jak w generatorach podpiętych do wież. Produkowany w ten sposób prąd zasila 75 tysięcy gospodarstw domowych. Cały kompleks zajmuje powierzchnię tysiąca hektarów, a łączną zainstalowaną mocą 150 megawatów odpowiada kilkunastu najnowszym morskim turbinom wiatrowym.
Obok niego lada moment zostanie uruchomione stuhektarowe pole 115 tysięcy paneli fotowoltaicznych. Wygląda jak jezioro. Dzięki mocy 50 megawatów będzie produkować prąd dla 25 tysięcy gospodarstw domowych. Panele nie przetwarzają energii cieplnej. Padające na nie fotony światła wybijają z atomów krzemu elektrony, których ruch generuje prąd, w falownikach zmieniany ze stałego na zmienny. Potem trafia on do transformatorów podnoszących jego napięcie – by mógł popłynąć do sieci.
Firma Enel Green Power, która dysponuje na świecie „zielonymi” elektrowniami o mocy ponad 50 gigawatów, zamierza wybudować kilkadziesiąt takich ogromnych elektrowni fotowoltaicznych w całej Hiszpanii. Do 2030 roku ponad 70 procent prądu Hiszpania ma czerpać ze źródeł odnawialnych. Będzie to wymagać budowy nowych elektrowni o łącznej mocy 60 gigawatów, z których Enel Green Power ma zapewnić cztery.
Statki emitują prawie 11 procent dwutlenku węgla pochodzącego z transportu. W ich przypadku jedyną zieloną technologią przyszłości wydaje się wodór oraz węglowodory syntetyczne i biopaliwa. Nawiasem mówiąc, pierwszy reaktor jądrowy (kiedyś romantycznie nazywany stosem atomowym) zasilił zwodowany w 1954 roku amerykański okręt podwodny USS „Nautilus”. Dzisiaj z tego rozwiązania korzysta część okrętów podwodnych, lotniskowców i innych okrętów wojennych oraz rosyjskie lodołamacze. Szersze zastosowanie reaktorów atomowych w cywilnym transporcie morskim nigdy nie wyszło poza prace eksperymentalne.
Podobnie problematyczna będzie dekarbonizacja lotnictwa, które dziś odpowiada za niemal 12 procent emisji CO2 pochodzących z transportu. Pierwszym logicznym krokiem mogłoby być ograniczenie rozpasanego lotnictwa pasażerskiego, generującego cztery piąte całkowitej emisji lotniczej. Jak ironizuje Václav Smil, „co roku dziesiątki milionów ludzi podróżują samolotem pomiędzy kontynentami tylko po to, żeby zafundować sobie raka skóry”.
Jeśli jednak nie zdołamy zniechęcić ludzi do ekstrawaganckich podróży lotniczych, pozostaje nam zmienić paliwo lotnicze na nisko- lub bezemisyjne. Baterie z odpowiednim zapasem prądu na dłuższe dystanse i w większych samolotach odpadają, bo już dziś do 40 procent całkowitej masy samolotów pasażerskich przypada na paliwo lotnicze. Pozostają ogniwa wodorowe, biopaliwa oraz paliwa syntetyczne, w których do produkcji węglowodorów wykorzystuje się zieloną energię elektryczną, uzyskany ekologicznie wodór i wychwycony z powietrza dwutlenek węgla. A także płynny, skompresowany wodór, schłodzony do temperatury minus 253 stopni Celsjusza. Badania nad zastosowaniem tych trzech technologii w lotnictwie dopiero raczkują.
Ogromnie trudne może się okazać namówienie ludzi do rezygnacji z codziennego poruszania się własnym samochodem. Auto (albo nawet dwa) w każdym domu to nie tylko wygoda, ale i nowoczesny wyraz ewolucyjnego atawizmu. W końcu przez blisko dwa miliony lat kolejni przedstawiciele rodzaju Homo byli nomadami. Dopiero 11,5 tysiąca lat temu rewolucja rolnicza sprawiła, że ci z gatunku sapiens na dobre osiedli w sztucznych jaskiniach, które nazwali domami i mieszkaniami. Potrzebę swobodnego przemieszczania się mamy więc we krwi i trudno ją będzie zdusić. Auto bywa też koniecznością – w sytuacji wykluczenia komunikacyjnego. A także symbolem statusu. Jak sarka w swojej książce Smil, samochód osobowy to substytut rumaka bojowego. Zmienia kierowcę w rycerza, dzięki czemu z arystokratyczną pogardą może on z góry spoglądać na pieszych wieśniaków. I ani myśli o tym, żeby do nich dołączyć.
Kiedyś w miejscu kompleksu słonecznego pod Sanlúcar la Mayor w Hiszpanii były pola uprawne. A jeszcze wcześniej – przed rewolucją rolniczą, która dotarła tu kilka tysięcy lat temu razem z migrantami z Anatolii – całą dolinę rzeki Guadiamar, od gór Sierra Morena po ujście do Gwadalkiwiru, porastały lasy dębowe. Dziś wśród niewielu pozostałych dębów pasą się czarne świnie iberyjskie. Pogryzają żołędzie, przekształcając część zawartej w nich energii w przyszłe jamón ibérico [hiszp. szynkę iberyjską – przyp. red.]. Pomiędzy lustrami parabolicznymi pasą się za to owce i kozy. Dzięki temu tereny zajęte pod elektrownię choć częściowo mają być wykorzystywane rolniczo.
Zanim wrócimy do Sewilli, krążymy z Nurią Selvą wśród wypalonych przez andaluzyjskie słońce pól. Krajobraz przypomina ten, który znamy ze zdjęć przysyłanych przez sondy podglądające Marsa. Szukamy domu miejscowego ornitologa. Pepe Tella wprowadził się tu w 2002 roku, kiedy mało kto w Hiszpanii słyszał o odnawialnych źródłach energii. Jego dom otaczały pola uprawne, na których roiło się od ptaków. Parę lat później rozpoczęła się budowa pobliskiego kompleksu elektrowni słonecznych.
– Mordor, prawda? – wita nas ornitolog, kiwając głową w stronę kompleksu i potwierdzając, że nie tylko ja mam skojarzenia z palącym okiem Saurona. – Żałuję, że przez ostatnie dwie dekady nie robiłem profesjonalnych obserwacji, które pokazałyby na twardych danych wpływ pobliskich elektrowni słonecznych na przyrodę. Teraz pozostaje mi tylko wrażenie, że przez nie wyniosły się moje ptaki. Elektrownia słoneczna pod Sanlúcar la Mayor w Hiszpanii, fot. Tomasz Ulanowski
Tella zdołał za to przywrócić częściowo przyrodzie swój własny dom. Kiedy go kupował – pokazuje nam zdjęcie – był śnieżnobiały i otoczony zadbanym, soczyście zielonym trawnikiem. Niewielki basen błyskał błękitem chłodnej wody. Obecnie po przyciętym równo trawniczku nie ma śladu. Suchy ogród porastają drzewa i krzewy. Basen jest pusty i zasypany igliwiem, bo przecież lato już się skończyło. Przyroda wzięła dom z powrotem we władanie.
Rozsiadamy się na zacienionym, przyjemnie chłodnym tarasie. Pepe zaprosił na spotkanie z nami Luisa Riosa, który kiedyś pracował w firmie Abengoa jako technik, obsługując rosnący po sąsiedzku kompleks elektrowni słonecznych. Pytam go, z jakimi problemami on i inni pracownicy musieli sobie radzić.
– Pierwszym była woda. Elektrownie wykorzystujące skoncentrowane światło słoneczne zużywają jej dużo. Ich instalacje nie są szczelne, ucieka z nich para. Na terenach suchych zaopatrzenie takich elektrowni w wodę jest kłopotliwe. Myśmy ciągle dostawali jej z sieci mniej, niż potrzebowaliśmy.
– A drugim?
– Wysoka śmiertelność ptaków – mówi Rios. – Te, które pechowo znalazły się w pobliżu wież, natychmiast ginęły. Znajdowaliśmy ich bardzo dużo, suchych jak papier. Kierownictwo elektrowni nie było w ogóle zainteresowane poszukiwaniem rozwiązania tego problemu. Trzecim kłopotem były wycieki oleju z instalacji zbierającej promieniowanie z luster parabolicznych. Ten olej jest tak toksyczny, że kiedy wyciekał, ubrani jak do skażeń chemicznych musieliśmy wybierać ziemię aż na trzy metry w głąb, byle tylko nie przedostał się do wód gruntowych.
– Która z trzech technologii słonecznych wykorzystywanych pod Sanlúcar la Mayor ma przyszłość?
– Tylko fotowoltaiczna – Rios nie ma wątpliwości. – Obie termo-solarne słabo się bilansują. Wymagają ogromnych nakładów i mają duży wpływ na środowisko, a produkują niewiele energii.
Nie oznacza to, że elektrownie fotowoltaiczne nie mają żadnego wpływu na środowisko. Jak w październiku ubiegłego roku w publikacji w „Nature” wykazali naukowcy z Wielkiej Brytanii i USA, przeszło połowa komercyjnych (o mocy wyższej od 10 kilowatów) instalacji fotowoltaicznych zajmuje tereny uprawne. Reszta okupuje przede wszystkim pustynie i łąki, tylko niewielki ułamek jest położony na terenach zabudowanych. Produkcja prądu ze słońca odciska więc piętno na przyrodzie ożywionej, zarówno tej udomowionej, jak i dzikiej.
– W Polsce pojawiają się na przykład pomysły stawiania farm fotowoltaicznych na obszarach Natura 2000, między innymi w Puszczy Białowieskiej czy w Górach Izerskich. Kompletna paranoja – denerwuje się profesor Szymon Malinowski. – Od czego mamy dachy budynków prywatnych, handlowych, usługowych czy przemysłowych? Możemy je przecież pokryć elektrowniami słonecznymi bez dodatkowych strat w środowisku naturalnym.
Jak w październiku 2021 roku wyliczali w piśmie „Nature Communications” naukowcy z Irlandii, Wielkiej Brytanii i Indii, panele fotowoltaiczne rozmieszczone na wszystkich dachach świata mogłyby rocznie wyprodukować tyle prądu, ile świat obecnie zużywa.
Pomijając nawet niszczenie przyrody pod budowę elektrowni i fabryk (słynny przypadek „lex Izera” w Polsce, czyli przyjęcie w sierpniu 2021 roku ustawy dopuszczającej wycinkę lasu w Jaworznie na potrzeby budowy fabryki samochodów elektrycznych), w najbliższych dekadach będzie narastała degradacja środowiska związana z wydobyciem koniecznych surowców i recyklingiem baterii, a także z zajmowaniem coraz większych przestrzeni pod panele fotowoltaiczne czy wiatraki. Jak wylicza Václav Smil, produkcja zielonej energii będzie potrzebować sto-, a może nawet tysiąckrotnie więcej gruntu niż pozyskiwanie jej z paliw kopalnych czy atomu.
Według szacunków zamieszczonych w 2020 roku w „Science” do końca najbliższej dekady po drogach całego świata ma jeździć niemal 150 milionów samochodów elektrycznych (a więc prawie piętnaście razy więcej niż obecnie), wyposażonych w ciężkie baterie litowo-jonowe. Kiedy się zużyją, trzeba będzie coś z nimi zrobić. Według ostrożnych szacunków doktora Paula Andersona z Uniwersytetu Birmingham obecnie ponownie wykorzystuje się co dwudziestą.
– Mam jednak wrażenie, że jeśli chodzi o recykling baterii, znajdujemy się obecnie w momencie przełomowym – wskazuje Sebastian Bykuć. – Wszyscy już zrozumieli, że są one zbyt cenne, żeby je wyrzucać. Jestem więc pewien, że infrastruktura potrzebna do ich recyklingu zostanie szybko rozwinięta, a baterie zyskają nie tylko drugie, ale i trzecie życie. Najczęściej stosowany w elektrolicie baterii przepływowych wanad nie ulega degradacji. Można go więc wykorzystywać bez końca.
Pozostają inne problemy.
Niedopowiedziane jest samo pojęcie energii odnawialnej. Przykładowo choć teoretycznie Dania czerpie prawie 44 procent swojej energii ze źródeł odnawialnych, to blisko połowa jej „zielonej” energii pochodzi ze… spalania drewna. A przeszło połowa duńskiego drewna opałowego jest importowana, głównie z krajów bałtyckich, USA, Kanady i Rosji, ale też z Polski. Elektrownie wiatrowe mają natomiast ledwie dwudziestoprocentowy udział w duńskiej energetyce odnawialnej i dziesięcioprocentowy w produkcji całej energii. Postępowa Dania uchodzi więc za jednego z zielonych liderów Unii Europejskiej, ale kosztem niszczenia przyrody w innych rejonach świata.
[końcówka w nowym watku, zbyt zagnieżdżony komentarz]