Uwarunkowania środowiska naturalnego i jego ochrony. Niezbędnik instalatora słonecznych systemów grzewczych cz. 1

Aktualne warunki środowiskowe

Współczesne środowisko naturalne ukształtowane zostało na przestrzeni wieków i jest ściśle związane z dostępem do źródeł energii. Udostępnienie naturalnych jej źródeł, takich jak węgiel kamienny czy ropa naftowa, zmieniło środowisko naturalne w sposób radykalny.

Współczesny dynamiczny przyrost ludności (rys. 1) prowadzi do gwałtownego wzrostu zapotrzebowania na energię. Coraz większe spalanie drewna, węgla, oleju i gazu doprowadziło bezpośrednio do emisji ogromnych ilości dwutlenku węgla.

Efektem są zmiany w atmosferze ziemskiej występujące w postaci koncentracji dwutlenku węgla, która wpływa na nieprzewidywalne zjawiska w systemie klimatycznym Ziemi. Te zmiany, w przeszłości odbywające się na przestrzeni tysięcy lat, przebiegają obecnie w krótszym okresie.

Promieniowanie słoneczne docierające do naszej planety absorbowane jest głównie przez dolne warstwy atmosfery ziemskiej oraz powierzchnię Ziemi, przekształcane następnie w strumień ciepła i częściowo odbijane w kierunku przestrzeni kosmicznej.

Znajdujące się w atmosferze tzw. gazy cieplarniane – dwutlenek węgla, ozon, tlenki azotu oraz metan – decydują o temperaturze, gdyż pochłaniają część strumienia ciepła i utrzymują tym sposobem temperaturę Ziemi na określonym poziomie. Bez istnienia tego zjawiska średnia temperatura kształtowałaby się na poziomie –18°C.

Niezależnie od naturalnych wahań temperatury od początków industrializacji w XIX w. ukształtowała się stała tendencja do ocieplenia klimatu Ziemi (rys. 2).

To ocieplenie atmosfery ziemskiej postępuje w przybliżeniu w stałym tempie, wynoszącym 0,7 K na przestrzeni wieku, a związanym ze spowodowanym przez ludzkość dodatkowym efektem cieplarnianym wynikającym ze wzmożonego uwalniania się gazów (poza wspomnianymi wcześniej gazami chodzi jeszcze o substancje chloro- i fluorowodorowe). Dochodzi do zmniejszenia odbijania strumienia ciepła w kierunku przestrzeni kosmicznej, a co za tym idzie, do zwiększenia efektu cieplarnianego.

Według obecnych szacunków dwutlenek węgla ma ponad 50-proc. udział w efekcie cieplarnianym (rys. 3).

Współczesne metody obliczeniowe umożliwiają przewidywanie temperatury Ziemi z 95‑proc. prawdopodobieństwem. Bez podjęcia kroków w kierunku oszczędnego korzystania z energii można się spodziewać w kolejnych stuleciach średniego przyrostu temperatury na powierzchni Ziemi rzędu 1,2 K w stosunku do końca ubiegłego wieku.

Istniejąca zależność pomiędzy zaludnieniem, zużyciem energii oraz koncentracją dwutlenku węgla w atmosferze jest w chwili obecnej zjawiskiem charakterystycznym.

Światowe zużycie energii

Wielkość produkcji energii związana jest nieodłącznie z koniecznością zaspokojenia potrzeb gospodarki. Do produkcji energii elektrycznej, mechanicznej i cieplnej wykorzystuje się na świecie zarówno nieodnawialne źródła energii, jak i OZE (rys. 4).

W bilansie energetycznym naszej planety zachodzą ciągłe zmiany związane przede wszystkim z ograniczeniem zużycia węgla kamiennego, co powoduje konieczność wzrostu wykorzystania innych źródeł energii, w tym energii odnawialnej (rys. 5).

Strukturę zużycia energii pierwotnej w Polsce w latach 1950–2005 przedstawiono w ­tabeli. Z kolei na rys. 6 pokazano prognozę zapotrzebowania na energię w naszym kraju do 2030 r. Szacuje się, że dla zaspokojenia potrzeb energetycznych niezbędne będzie w Polsce utrzymanie wydobycia węgla kamiennego na poziomie zbliżonym do obecnego.

Rząd przymierza się do budowy elektrowni atomowych, wzrastać ma też udział energii odnawialnych, które w latach 2020–30 powinny zaspokoić 10% zapotrzebowania na energię pierwotną.

Rys. 7 obrazuje strukturę przepływu energii – od momentu wytworzenia energii pierwotnej do jej przetworzenia i wykorzystania w gospodarstwie domowym.

Udział poszczególnych nośników energii pierwotnej w energii użytecznej zmienia się, co jest wynikiem stałych przemian w gospodarce światowej. Nośniki te emitują w trakcie spalania różne ilości CO₂. Z powodu dużego obciążenia środowiska naturalnego podczas spalania węgla w wielu krajach zwiększa się wykorzystanie gazu lub oleju w ogrzewaniu gospodarstw domowych.

Ceny nośników energii a energia odnawialna

Od wielu lat obserwuje się stałą tendencję wzrostu cen paliw importowanych do Unii Europejskiej. W latach 2000–2006 cena baryłki ropy naftowej wzrosła z 27,9 do 59,7 dol. Gaz ziemny podrożał w tym czasie z 1,88 do 7,15 dol./MBtu, węgiel energetyczny z 34,9 do 69 dol./t, a koksowy z 47,9 do 126,7 dol. [2].

Zastosowanie energii słonecznej, jako powszechnie dostępnego źródła energii, uważanego za „bezpłatne” i niezależnego od konfliktów międzynarodowych, często wpływających na kształtowanie się cen paliw, powinno się zatem rozwijać.

Rządy wielu państw wprowadziły do swoich programów zapisy o konieczności wzrostu udziału energii odnawialnych i stworzyły tzw. mapy drogowe w tym zakresie. Jednak dla racjonalnego wykorzystania energii słonecznej niezbędne jest prowadzenie rozsądnej polityki dofinansowania instalacji solarnych.

Podsumowanie

W artykule nakreślono tło wykorzystania energii słonecznej jako czynnika wpływającego na kształtowanie środowiska naturalnego, a zwłaszcza na jego ochronę. Uzasadniono konieczność wzrostu udziału OZE w światowym rynku energetycznym. Jednym z podstawowych odnawialnych źródeł energii jest energia słoneczna. Możliwości jej wykorzystania będą tematem kolejnego artykułu.

Literatura

1. Lenartowicz B., Geografia społeczno-ekonomiczna świata i Polski, Wydawnictwo Szkolne PWN, Warszawa 2006.
2. Energetyka świata i Polski, Światowy Kongres Energetyczny, Warszawa, maj 2007 r.3. www.teberia.pl.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!