Adam Paweł OLECHOWSKI

OŹE a bezpieczeństwo energetyczne
Autor: Adam Paweł OLECHOWSKI
Wyższa
- Kolegium Jagiellońskie Toruńska Szkoła
("Energia Gigawat" - nr 10-11/2014)
Cywilizację ludzką u progu XXI wieku cechuje duże uzależnienie od energii.
Specjalistyczne analizy ekonomiczne, a nawet społeczne wskazują, iż zachodzące przemiany
cywilizacyjne pogłębiają tę zależność. Energia we wszelkich postaciach odgrywać będzie
coraz większą rolę nie tylko w sferze gospodarczej, lecz również społecznej, w tym związanej
z szeroko rozumianym bezpieczeństwem dużych zbiorowości ludzkich. Na obecnym stopniu
rozwoju społecznego państwo pozostaje nadal tą strukturą organizacyjną, która jest zdolna
zapewnić dużym zbiorowościom ludzkim bezpieczeństwo we wszystkich jego aspektach oraz
zorganizować i koordynować ich działalność w sferach ekonomicznej, politycznej, naukowej
czy społecznej. Nawet wielkie struktury pozapaństwowe, takie jak np. koncerny
międzynarodowe, są związane z grupami interesów konkretnych państw uzyskując od nich, w
razie potrzeby, wsparcie polityczne, dyplomatyczne, ekonomiczne i militarne. Z tego też
względu to właśnie przede wszystkim na państwie spoczywać będzie obowiązek zapewnienia
energii potrzebnej nie tylko do prawidłowego funkcjonowania, lecz także i rozwoju
podległych jego władzy podmiotów. Państwo, które nie będzie w stanie tego zapewnić,
skazane będzie na nieuchronną marginalizację na arenie międzynarodowej, a nawet zupełny
upadek. Dlatego też ważnym problemem, z którym muszą zmierzyć się strategicznie myślące
o rozwoju państwa władze, jest bezpieczeństwo energetyczne.
Pojęcie bezpieczeństwa energetycznego jest trudne do zdefiniowania, gdyż rozpatrywać
je należy w różnych aspektach, m.in. ekonomicznym, strategiczno-geopolitycznym,
społecznym i ekologicznym. W rozważaniach nad bezpieczeństwem energetycznym
uwzględnić należy też fakt, iż wchodząc zarówno w zakres bezpieczeństwa narodowego jak i
międzynarodowego, zyskuje ono wpływ na określenie interesów państwa oraz jego politykę
zagraniczną. Jest więc ono istotnym elementem gry strategicznej i sfery wysokiej polityki. W
tej złożonej i wielopłaszczyznowej grze zmusza ono do wypracowania jednolitej polityki
energetycznej, której celem będzie zapewnienie państwu lub innemu podmiotowi światowej
sceny politycznej „nieprzerwanej dostępności dostaw energii po przystępnych cenach i na
oczekiwanym poziomie, przy jednoczesnym poszanowaniu środowiska naturalnego”. Biorąc
za podstawę cel polityki energetycznej państwa, można sformułować ogólną definicję
bezpieczeństwa energetycznego. Bezpieczeństwo energetyczne dany podmiot ma zapewnione
wtedy, gdy zapewniona jest dla niego stała dostępność przystępnej cenowo energii,
pochodzącej z różnych źródeł oraz spełniającej określone parametry jakościowe i
ekologiczne.
W podanej definicji na pierwszy plan wysuwa się kwestia nieprzerwanej dostępności
dostaw energii. Rozwiązania tej kwestii są dwa – zakup od producentów zewnętrznych oraz
samodzielne wytworzenie potrzebnej energii. Dla bezpieczeństwa państwa nie tylko w jego
wymiarze energetycznym, lecz także w innych wymiarach, m.in. ekonomicznym, militarnym,
czy politycznym, szkodliwe jest całkowite uzależnienie się od zewnętrznych dostawców
energii. Korzystna jest za to samodzielna produkcja energii z możliwością ewentualnej
sprzedaży jej nadwyżek na rynkach zewnętrznych.
W warunkach ziemskich, przy obecnym stanie rozwoju cywilizacyjnego, energię
uzyskuje się przetwarzając surowce energetyczne, takie jak np. węgiel, ropa naftowa czy gaz
ziemny, a także z tak zwanych odnawialnych źródeł energii (woda, wiatr, słońce, ciepło
skorupy ziemskiej). Obecnie czołowe miejsce w bilansie energetycznym świata przypada
surowcom energetycznym. Szacuje się, iż nawet w najbliższej przyszłości udział ten będzie
wynosił 80%. Problem z surowcami energetycznymi jest jednak taki, że ich zasoby nie
wszędzie występują równomiernie. Niektóre z państw nie dysponują nimi wcale lub
posiadane przez nie złoża nie w pełni zaspakajają ich potrzeby energetyczne. Zmuszone są
więc one pozyskiwać potrzebne surowce z tych regionów, na których występują one w
nadmiarze. Pozyskanie może odbywać się na drodze kupna lub przemocy zbrojnej. Przemoc
zbrojna jest zakazana prawem międzynarodowym. Pomimo to jest ona wciąż obecna w
stosunkach międzynarodowych, szczególnie w obszarze rywalizacji o surowce. Wojny i
konflikty zbrojne mogą zdestabilizować przy tym nie tylko obszary wydobycia surowców
energetycznych, lecz regiony, przez które odbywa się ich tranzyt. Do niestabilnych i
zagrożonych przemocą zbrojną regionów wydobycia zalicza się zaś Bliski Wschód, gdzie
znajdują się największe, udokumentowane złoża stanowiące podstawę bilansu energetycznego
świata ropy naftowej. Wszelkie zaburzenia polityczne w tym rejonie mogą mieć
niszczycielski wpływ na stan gospodarki światowej. Przykładem konfliktu zbrojnego
uderzającego w państwo tranzytowe może być zaś wojna rosyjsko-gruzińska z 2008 roku.
W odniesieniu do ropy naftowej ta wielowymiarowość i wielopłaszczyznowość
toczących się wokół niej konfliktów i wojen pozwala na wprowadzenie do zagadnień
bezpieczeństwa międzynarodowego pojęcia wojen naftowych. Pod pojęciem tym należy
rozumieć skierowaną przeciwko przemysłowi naftowemu walkę zbrojną pomiędzy
podmiotami światowej sceny politycznej.
W walce o surowce energetyczne, państwa mogą też starać się wpłynąć na rynki
surowcowe także poprzez manipulację dostępem do nich za pomocą taryf, kwot i licencji,
dywersyfikację łańcuchów zaopatrzenia, zakupy akcji różnych przedsiębiorstw oraz
udzielanie pomocy, aby uzyskać specjalne koncesje. Działania te sprawiły, iż surowce
energetyczne stały się nie tylko przedmiotem rywalizacji, lecz także groźną bronią
ekonomiczną, której użycie może nie tylko zrujnować gospodarkę zaatakowanego państwa,
lecz również zagrozić życiu jego obywateli. Przykładem tego, jak ogromną moc ma taka broń,
może być kryzys naftowy z 1973 roku.
Problem z surowcami energetycznymi dodatkowo komplikuje fakt, iż według opinii
licznych ekspertów, ich zasoby są ograniczone i ulegają wyczerpaniu. Według niektórych
szacunków starczyć ma ich zaledwie na kilkadziesiąt lat. Przykładowo, amerykańscy
analitycy rynku energetycznego twierdzą, iż w przypadku ropy naftowej, mamy już za sobą
tzw. „szczyt wydobycia”. Oznacza to, że połowa światowych zasobów tego surowca została
już zużyta. Pojawiają się jednak również teorie, zgodnie z którymi surowce energetyczne, w
tym głównie ropa naftowa, są praktycznie niewyczerpywalne. Zgodnie z nimi ropa naftowa
jest produktem powstałym w wyniku zachodzących w głębi ziemi procesów chemicznych.
Przypuszcza się też, że znaczna część zasobów surowców energetycznych zalega w rejonach
trudno dostępnych dla eksploracji człowieka, m.in. pod dnem oceanów i mórz. W chwili
obecnej dokładne rozpoznanie i eksploatacja tych zasobów są ze względów technicznych i
ekonomicznych praktycznie niemożliwe. Jednak w przyszłości, w obliczu rosnącego
zapotrzebowania na energię, ludzkość będzie zmuszona sięgnąć także i po te zasoby.
Wobec problemów związanych z pozyskaniem surowców energetycznych, koniecznym
dla bezpieczeństwa energetycznego państwa staje się rozwój nowych technologii z zakresu
energetyki oraz poszukiwanie alternatywnych źródeł energii. Kwestię poszukiwania nowych
rozwiązań technologicznych znacznie ograniczają rządzące naszym światem prawa fizyki, w
tym m.in. II zasada termodynamiki, zgodnie z którą nie jest możliwe skonstruowanie
perpetuum mobile, tj. urządzenia wytwarzającego więcej energii niż samo zużywa lub
całkowicie zmieniającego pobrane z otocznia ciepło na pracę. Dlatego też praktycznie jedyną
alternatywą zapewnienia sobie bezpieczeństwa energetycznego przez pozbawione znaczących
złóż surowców energetycznych państwo jest poszukiwanie innych źródeł energii. Niestety
także i pod tym względem, nasze ziemskie możliwości wydają się ograniczone. Jako
alternatywę dla klasycznych surowców energetycznych wskazuje się łupki bitumiczne, z
których można uzyskać ropę naftową oraz, będące źródłem gazu ziemnego, łupki osadowe.
Szczególnie duże nadzieje pokładane są w gazie łupkowym. Wskazuje się jednak, iż jego
pozyskanie przy użyciu technologii szczelinowania hydraulicznego niesie ze sobą poważne
zagrożenia dla środowiska naturalnego i zdrowia ludzkiego. Wśród nich na pierwszym
miejscu wymieniane jest zagrożenie skażeniem wód podziemnych i gruntowych, co wobec
grożących światu niedoborów wody pitnej może stanowić poważną przeszkodę
wykorzystaniu tego źródła energii. Kolejnym zagrożeniem jest także emisja siarkowodoru
oraz dwutlenku siarki.
W tej sytuacji na znaczeniu zyskuje energia pozyskiwana ze źródeł odnawialnych, to jest
wody, wiatru, promieniowania słonecznego, biomasy, rozpadu izotopów (geotermia) oraz
grawitacji (spowodowane przyciąganiem księżyca pływy wód). Na korzyść odnawialnych
źródeł energii (OZE) zdaje się przemawiać wiele czynników. Przede wszystkim są one
niewyczerpywalne. Ważną ich zaletą jest także to, że są one bezpieczne dla środowiska
naturalnego, gdyż stanowią jego część i wiążą się z naturalnymi procesami przyrodniczymi.
Niekiedy, szczególnie w publicystyce i reklamie firm związanych z montażem urządzeń
opartych o OZE, wysuwany jest także argument, iż jest to energia tania, gdyż jej źródła, np.
słońce i wiatr, są dostępne za darmo. Niestety zwolennicy tego argumentu zdają się nie
dostrzegać kosztów związanych z pozyskaniem energii z tych źródeł.
Posiadane zalety sprawiły, iż OZE zyskały grupę zwolenników, którzy upatrują w nich
remedium na trapiące współczesny świat problemy energetyczne i ekologiczne. Zwolennikom
tych źródeł energii zdaje się umykać fakt, iż nie są one współczesnym odkryciem. Jako źródło
energii były one wykorzystywane przez człowieka niemalże od zarania cywilizacji ludzkiej.
Od prawieków słoneczne promienie ogrzewały siedziby ludzkie, a energia wiatru i wody
napędzała maszyny i środki transportu. W tym układzie pojawia się kwestia, dlaczego w
procesie rozwoju cywilizacji ludzie poszukiwali innych nośników energii, zamiast doskonalić
technologie związane z wykorzystaniem OZE? Przyczyny tego stanu rzeczy są dosyć złożone
i mają nie tylko techniczny, lecz także ekonomiczny, a nawet społeczny charakter. Nie da się
też ich zawrzeć w stwierdzeniu, iż nie wszędzie wieją korzystne wiatry, wystarczająco długo
świeci słońce, a woda jest zdolna poruszyć skonstruowane przez ludzi urządzenia. Dlatego
konieczna jest rzetelna analiza problemu, która pozwoli ukazać zarówno zalety jak i wady
OZE. Dzięki niej będzie można także określić rzeczywiste koszty ich wykorzystania w
energetyce i transporcie. Nie chodzi przy tym tylko o koszty ekonomiczne, lecz także te, które
trzeba będzie ponieść w innych sferach, m.in. ekologicznej i społecznej.
Ogólne pojęcie o wadach i zaletach energetyki wykorzystującej odnawialne źródła można
już uzyskać na podstawie analizy energetyki solarnej, której korzenie sięgają początków
cywilizacji ludzkiej. Przez długie wieki energia promieni słonecznych wykorzystywana była
w sposób pasywny jako źródło ciepła potrzebnego m.in. do ogrzewania siedzib ludzkich.
Obecny rozwój cywilizacji pozwolił na jej szersze wykorzystanie. Energia promieniowania
słonecznego może być bowiem przetwarzana nie tylko na energię cieplną (konwersja
fototermiczna), lecz także elektryczną (konwersja fotowoltaiczna) i wiązań chemicznych
(konwersja fotobiochemiczna). Przy zastosowaniu wysokotemperaturowych metod
przetwarzania energii słonecznej może ona też być zamieniona na pracę – silnik Stirlinga.
Silniki te stosuje się do przetwarzania energii promieniowania słonecznego na prąd
elektryczny. Oprócz tego próbowano je także wykorzystać do napędu pojazdów
mechanicznych. Jako napęd pomocniczy zostały one wykorzystane w szwedzkich okrętach
podwodnych typu „Gotland”. Metody wysokotemperaturowe służą jednak przede wszystkim
pozyskaniu energii elektrycznej w wykorzystujących koncentratory skupiające systemach
zdecentralizowanych i wieżowych i talerzowych systemach scentralizowanych. Warunkiem
koniecznym efektywnego działania tych systemów jest roczne nasłonecznienie bezpośrednie
mierzone w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku promieniowania przekraczające 7 GJ/m 2.
Niestety, w Polsce warunek ten nie jest spełniony! Mankamentem mogą być także wysokie
koszty projektu i budowy elektrowni słonecznych. Utrudnieniem w budowie elektrowni
solarnych, opartych o systemy zdecentralizowane, może być również fakt, iż zajmują one
stosunkowo duże przestrzenie. Przykładowo elektrownia słoneczna w Daggett (Kalifornia) o
mocy 13,8 MW zajmuje aż 82 660 m2.
Szersze zastosowanie mają niskotemperaturowe metody termosłoneczne. Pracujące w
oparciu o tę metodę systemy pasywne wykorzystywane są głównie do ogrzewania budynków
i zapewnienia obiegu ciepła w ich wnętrzu, a także podgrzewania wody oraz w suszarnictwie.
Do niskotemperaturowych systemów aktywnych zalicza się zaś kolektory, i stawy słoneczne
oraz konwekcyjne turbogeneratory kominowe. Przedstawione systemy mają zastosowanie w
różnych rodzajach konwersji energii solarnej. W kolektorach dokonywana jest jej konwersja
na energię cieplną, w stawach słonecznych na cieplną i elektryczną zaś w konwekcyjnych
turbogeneratorach kominowych uzyskiwana jest energia elektryczna. Każdy z tych systemów
ma też zarówno swoje zalety jak i wady.
Zaletą kolektorów słonecznych jest niewątpliwie to, iż ich długoletnia, bezawaryjna
eksploatacja pozwala znacznie ograniczyć emisję dwutlenku siarki (SO2) i dwutlenku węgla
(CO2). Niestety ich produkcja jest bardzo energochłonna, co pociąga za sobą emisję
produktów spalania. Ze względu na obecność w kolektorach metali ciężkich (chrom, nikiel,
kobalt) problemem może być także ich utylizacja. Nie bez znaczenia są także aspekty
ekonomiczne, m.in. czas zwrotu kosztów inwestycyjnych.
Więcej zalet od kolektorów mają stawy słoneczne. Przede wszystkim są one o wiele
prostsze w budowie. Ponadto mają wyższą niż kolektory moc i sprawność. Powodują także
mniejsze straty ciepła. Nie są jednak pozbawione swoich wad. Poważną wadą może być
chociażby wysokie zużycie wody. Przeszkodą w ich budowie mogą być także wysokie koszty
inwestycyjne. Z uwagi na utrzymanie odpowiedniego stężenia soli przy stawach słonecznych
muszą też funkcjonować instalacje odsalające.
Oceniając energetykę solarną całościowo do jej zalet można zaliczyć wszechobecność
promieni słonecznych, proekologiczność oraz niewyczerpywalność. Do wad należą zaś:
cykliczność dzienna i roczna, zmienna koncentracja oraz niskie natężenie, rozproszenie, a
także, w wymiarze ekonomicznym, znaczne koszty związane z budową stosownych urządzeń.
W przypadku cykliczności oraz zmiennej koncentracji i niskiego natężenia konieczne jest
zastosowanie kosztownych systemów wspomagających, które w określonych sytuacjach
muszą być zasilane z innych źródeł energii. Z uwagi na zmienną koncentrację i niskie
natężenie promieni słonecznych urządzenia energetyki solarnej (lustra i absorbery)
rozmieszczone muszą być na stosunkowo dużych obszarach.
W pewnym sensie z energią promieni słonecznych wiąże się także produkcja biomasy.
Jej zastosowanie jako surowca energetycznego jest bardzo szerokie od energetyki cieplnej i
elektrycznej, aż po paliwo dla pojazdów mechanicznych. Wykorzystać ją można także do
produkcji uznawanego za paliwo przyszłości wodoru. Obecnie nie ma jeszcze żadnej
kompletnej technologii otrzymywania wodoru z biomasy, a technologie jego uzyskania na
drodze pirolizy, zgazowania lub fermentacji znajdują się jeszcze w stadium
eksperymentalnym.
Wykorzystanie biomasy może mieć wpływ na bezpieczeństwo energetyczne państwa,
gdyż z racji decentralizacji produkcji w pewnym stopniu chroni system energetyczny przed
całkowitym zniszczeniem, a także częściowo uniezależnia państwo od importu ropy naftowej.
W wymiarze ekonomicznym i społecznym uprawa i przetwórstwo roślin energetycznych
pozwolą m.in. zlikwidować istniejące w społecznościach wiejskich tzw. „ukryte bezrobocie”.
Niestety, z opartą o biomasę energetyką wiążą się też pewne zagrożenia.
Najpoważniejszym z nich jest związane z wprowadzeniem monokultur roślin o przydatności
energetycznej naruszenie bioróżnorodności. Może się też zdarzyć, iż ze względów
ekonomicznych, preferowane będą uprawy związane z produkcją biopaliw, przez co
zaniedbana zostanie produkcja żywności. Ograniczenie produkcji żywności może mieć
niekorzystny wpływ na bezpieczeństwo żywnościowe państwa, a w skrajnych przypadkach jej
niedobory mogą doprowadzić nawet do niepokojów społecznych.
Równie powszechnym, jak promienie słońca, źródłem energii jest wiatr. W pewnym
sensie jego energia pochodzi od słońca i związana jest z konwekcją. Szacuje się, że ok. 1-2%
energii docierającego do ziemi promieniowania słonecznego jest zamieniane na energię
kinetyczną wiatru. Także i on wykorzystywany był niemalże od początków cywilizacji
ludzkiej. Przez długie wieki dostarczał energię mechaniczną potrzebną do napędu urządzeń
mechanicznych (młynów i pomp wodnych) oraz środków transportu, gł. statków morskich i
rzecznych. Pod koniec XIX wieku zainteresowano się także możliwością konwersji energii
wiatrowej na energię elektryczną. Znaczny rozwój energetyki wiatrowej nastąpił jednak
dopiero w latach dziewięćdziesiątych XX wieku.
Energia wiatru ma niewątpliwe zalety, które czynią ją atrakcyjną dla ludzi. Przede
wszystkim, pomijając koszty urządzeń służących jej przetwarzaniu, jest bezpłatna,
niewyczerpywalna i praktycznie ogólnodostępna. Ważnym jest także to, iż w zasadzie nie
powoduje ona zanieczyszczeń środowiska. W sferze ekonomiczno-społecznej istotnym jest
fakt, iż sektor energetyki wiatrowej generuje nowe miejsca pracy. Niestety oprócz zalet
energetyka wiatrowa ma też i swoje wady.
Największą wadą energetyki opartej na wietrze jest jej zmienna wydajność wynikająca z
cykliczności pracy oraz niemożności przewidzenia produkcji nawet z dobowym
wyprzedzeniem. Jak dowodzą tego doświadczenia niemieckie z lat 2003-2004, może to
doprowadzić do destabilizacji systemu energetycznego państwa. Konieczne staje się w
związku z tym stosowanie specjalnych akumulatorów energii. Rozwija się też technologie
umożliwiające konwersję uzyskanej z elektrowni wiatrowej energii na energię sprężonego
powietrza (CAES – Compressed Air Energy Storage). Metoda ta polega na tym, iż w okresie
mniejszego zużycia energii elektrycznej, np. w nocy, generator wiatrowy napędza elektryczny
kompresor, który pompuje sprężone powietrze do podziemnej kawerny, w czasie
zwiększonego zapotrzebowania na energię powietrze to jest uwalniane i kierowane do napędu
turbin gazowych. Niestety kwestie związane z budową kompatybilnych z elektrowniami
wiatrowymi sieci energetycznych oraz magazynowania energii elektrycznej znacznie
zwiększają koszty inwestycyjne i eksploatacyjne energetyki wiatrowej. Koszty te,
przynajmniej w sferze sieci energetycznych, można zredukować rozwijając małą energetykę
wiatrową. Jej zaletą jest także to, iż turbiny mogą pracować przy stosunkowo małych
prędkościach wiatru. W oparciu o nią można też tworzyć wiatrowo-solarne systemy
hybrydowe, w których małe turbiny wiatrowe sprzężone są z kolektorami słonecznymi.
Niestety mała energetyka wiatrowa może zaspokoić potrzeby energetyczne tylko niewielkich
osiedli lub zakładów przemysłowych.
Przeciwnicy energetyki wiatrowej wysuwają też argumenty ekologiczne, wśród których
głównym jest, to iż elektrownie wiatrowe zagrażają ptakom i nietoperzom. Inne argumenty
mają charakter estetyczny. Zgodnie z nimi wieże z turbinami wiatrowymi szpecą krajobraz.
Pewnym rozwiązaniem tego ostatniego problemu może być budowa morskich farm
wiatrowych. Dodatkowym argumentem na rzecz ich budowy może być to, iż wiatry morskie
mają lepsze parametry od hamowanych przez nierówności terenowe oraz pokrycie terenu
wiatrów lądowych. Charakteryzują się one również większą stabilnością i są bardziej
przewidywalne niż lądowe. W układzie ekonomicznym na korzyść morskich elektrowni
wiatrowych może przemawiać fakt, że ich budowa wpłynie stymulująco na szeroko
rozumianą gospodarkę morską państwa. Niestety właśnie pod względem ekonomicznym
poważnym mankamentem morskich farm wiatrowych są ich wysokie koszty inwestycyjne –
wyższe o ok. 50% od instalacji lądowych.
Innym rozwiązaniem problemu szpecących krajobraz farm wiatrowych byłoby
wyniesienie w powietrze na ok. 300 m. zamontowanych na aerostatach turbin wiatrowych. Na
razie jednak takie rozwiązanie znajduje się jeszcze w sferze prób i eksperymentów.
Eksperymenty takie prowadzone są przez niektóre uczelnie i centra naukowo badawcze, m.in.
Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Kolejnym, obok słońca i wiatru, powszechnie znanym odnawialnym źródłem energii jest
woda. Jej zasoby w hydrosferze ziemskiej są szacowane na ok. 1,370 x 109 km3 z czego
97,25% przypada na morza i oceany, 2,14% na lodowce, góry lodowe, wieczne zmarzliny
oraz lądolody pozostałe zaś 0,61% na wody gruntowe, jeziora, wodę atmosferyczną (chmury),
a także rzeki. Potencjał hydroenergetyczny tak olbrzymich ilości wody szacowany jest na
2,857 TW (wg pracy na 14,28 PWxh/a), z czego wykorzystanych i przetwarzanych na energię
elektryczną jest zaledwie 0,152 TW, co stanowi zaledwie 5,5% wszystkich wód. Energia
wody przetwarzana jest na energię mechaniczną oraz elektryczną. Pierwsze urządzenia
dokonujące konwersji energii wody w mechaniczną (koła wodne) konstruowane były już w
starożytności. Elektrownie wodne pojawiły się zaś dopiero w połowie XIX wieku. Obecnie,
na początku XXI wieku są już na świecie państwa, których zapotrzebowanie na energię
elektryczną niemalże w całość pokrywane jest przez elektrownie wodne. Przykładowo w
Norwegii prawie 99% energii elektrycznej dostarczają właśnie hydroelektrownie. Niestety nie
wszystkie państwa mają pod względem rozwoju hydroenergetyki takie możliwości jak
Norwegia. Poważnym ograniczeniem jest bowiem potencjał hydroenergetyczny rzek. Pod
pojęciem tym należy rozumieć ilość energii stanowiącą sumę potencjału grawitacyjnego
wszystkich większych rzek w danym kraju. Jest to wielkość teoretyczna, gdyż w
rzeczywistości możliwości wykorzystania wodnych zasobów energetycznych są znacznie
mniejsze i zależą od naturalnej zmienności spadów, nierównomierności przypływów,
warunków terenowych i poboru wody do innych celów.
Oprócz niskiego potencjału hydroenergetycznego rzek niekorzystny wpływ na rozwój
energetyki wodnej mogą mieć także kwestie ekologiczne, ekonomiczne, polityczne i
społeczne. W kontekście ekonomicznym wadą energetyki wodnej (szczególnie tyczy to
dużych projektów hydrotechnicznych) są duże nakłady inwestycyjne na budowę elektrowni
wodnych. W porównaniu z nakładami na elektrownie konwencjonalne są one dwu-,
trzykrotnie większe. Wadę tę jednak przewyższają takie zalety jak tańsze koszty eksploatacji i
produkcji energii elektrycznej. Są one nawet o 10 razy niższe niż w elektrowniach
konwencjonalnych. Ważne jest też, że rozwój hydroenergetyki pozwala oszczędzić
deficytowe surowce energetyczne. Budowa hydroelektrowni, dzięki poprawie warunków
żeglugowych rzek, może mieć także pozytywny wpływ na rozwój żeglugi śródlądowej.
Pomimo niskiej szkodliwości dla środowiska naturalnego (brak zanieczyszczającej
środowisko emisji spalin i pyłów) hydroenergetyka ma także swoje ekologiczne mankamenty.
Wynikają one z tego, iż budowa dużej elektrowni wodnej stanowi pewną ingerencję w
środowisko naturalne. Między innymi zmienia ona struktury hydrologiczne na obszarze, gdzie
została wybudowana. Zmiana poziomu wód może zaś powodować osuwiska. Wielkie zapory
wodne mogą także wpływać na zmiany klimatu w danym regionie. Przykładem może być
chociażby w latach sześćdziesiątych XX wieku tama asuańska. Nie bez znaczenia jest
również to, iż duże elektrownie wodne mogą utrudnić wędrówkę ryb na tarło oraz rozwój
narybku, a także poprzez zamulenie zbiorników wodnych doprowadzić do odtlenienia wody i
zamierania w niej życia.
Ponieważ jedną ze składowych bezpieczeństwa ekologicznego jest bezpieczeństwo
techniczne, dlatego, rozpatrując generowane przez energetykę wodną zagrożenia ekologiczne,
uwzględnić należy też kwestię katastrof technicznych. Przerwanie tamy, czy to w skutek
katastrofy naturalnej, np. trzęsienia ziemi lub technicznej, czy też celowej działalności
człowieka (sabotaż, atak bombowy) może doprowadzić do zalania sporych obszarów a w
konsekwencji zniszczenia istniejącej tam infrastruktury oraz śmierci wielu z zamieszkałych
na obszarze zalewowym osób.
W układzie politycznym duże projekty hydroenergetyczne, szczególnie realizowane na
rzekach transgranicznych, mogą stać się przyczyną konfliktów międzynarodowych. Chodzi
między innymi o tak drażliwą w obecnych czasach kwestię jak możliwość wpływu na
nawodnienie
obszarów
znajdujących
się
poniżej
wybudowanych
systemów
hydrotechnicznych.
W obliczu argumentów za i przeciw dużej hydroenergetyce, rozwiązaniem
kompromisowym może być rozwój małej energetyki wodnej, dla której kryterium
klasyfikacyjnym jest moc zainstalowana (w Polsce do 5 MW, zaś we Francji, Austrii i
Niemczech do 10 MW). Mała energetyka wodna może korzystnie wpłynąć na bilans
hydrologiczny oraz hydrobiologiczny kraju. Przede wszystkim pozbawiona jest wad dużej
energetyki wodnej. Niestety produkowany w niej prąd może być użyty praktycznie tylko na
potrzeby lokalne.
W pewnym sensie z energetyką wodną wiąże się też energia prądów, pływów i fal
morskich. Jednak i w tych przypadkach występują ograniczenia techniczne i naturalne.
Wykorzystanie energii pływów ogranicza m.in. ukształtowanie linii brzegowej, zaś w
przypadku energii fal morskich poważne trudności sprawia kwestia technicznej realizacji
konwersji energii falowania w energię elektryczną. Do zalet energetyki opartej o fale morskie
zaliczyć można jednak to, iż elektrownie falowe mogą stanowić dodatkowy falochron
chroniący wybrzeże przed zniszczeniem.
Woda jest także źródłem wodoru, który może być wykorzystywany w pojazdach
mechanicznych jako paliwo. Uzyskiwany jest on w wyniku opracowanego jeszcze w XIX
wieku energochłonnego procesu elektrolizy. Obecnie opracowywane są inne metody jego
pozyskania, w tym oparte o wykorzystanie konwersji fotowoltaicznej (fotoliza).
Olbrzymim źródłem odnawialnej i w znacznym stopniu bezpiecznej dla środowiska
naturalnego energii jest także Ziemia. Dostarczana przez nią energia cieplna (geotermalna)
jest przede wszystkim wykorzystywana w energetyce cieplnej, chociaż możliwe jest także jej
zastosowanie do produkcji energii elektrycznej. Szacuje się, iż pochodząca z wnętrza Ziemi
energia geotermalna wynosi ok. 8 x 1030J, co aż o 35 bilionów razy przewyższa globalne
zapotrzebowanie na energię. Jej zasoby dzieli się na hydrotermiczne (ogrzane do temperatury
200-3000C dwuskładnikowe mieszaniny wody i pary wodnej oraz wody podziemne o
temperaturze 50-700C) i petrotermiczne (ogrzane porowate skały).
Przeszkodą w szerszym wykorzystaniu geotermii mogą być jej wysokie koszty, z których
tylko 1/3 wiąże się z odwiertami. Ryzyko inwestycji zwiększa również to, iż trudno jest
oszacować wydajność złoża geotermalnego. Grozi to przewymiarowaniem jego mocy, co
prowadzi do wzrostu kosztów produkcji energii cieplnej, czego konsekwencją mogą być
kłopoty z jej zbyciem.
Energia geotermalna nie jest też zupełnie nieszkodliwa dla środowiska naturalnego.
Eksploatacja złóż geotermalnych może wiązać się z emisją szkodliwych gazów takich jak
siarkowodór, radon oraz dwutlenek węgla. Z drugiej jednak strony zakłady geotermalne mogą
wyeliminować kotłownie węglowe, co sprzyjać będzie redukcji emisji takich szkodliwych
produktów spalania jak dwutlenek siarki, tlenki węgla, tlenki azotów oraz pyły i sadze.
Rozpatrując szkodliwość energetyki geotermalnej uwzględnić trzeba także i to, iż źródło
geotermalne może być zasolone. Otwarcie takiego źródła przyczynić się może do zasolenia
gleb, a w wymiarach technicznym i ekonomicznym do szybkiej korozji urządzeń
energetycznych.
Pełne i dokładne omówienie poszczególnych odnawialnych źródeł energii znacznie
przekroczyłoby ramy niniejszego opracowania. Jednak już przedstawiona ich ogólna analiza
pozwala ukazać zarówno plusy jak i minusy energetyki opartej o OZE. Jej wady sprawiają, iż
OZE na pewno nie można uznać za idealne remedium na wszystkie energetyczne i
ekologiczne bolączki naszej cywilizacji. Z całą pewnością nie zapewnią też one państwu, tej
wielkości co Polska, 100% bezpieczeństwa energetycznego. Nie oznacza to jednak, iż można
zaniechać rozwoju funkcjonujących w oparciu o te źródła systemów energetycznych. Wręcz
przeciwnie! Rozwijane w sposób przemyślany, z uwzględnieniem ich słabych i mocnych
stron, mogą one przyczynić się do korzystnych zmian w bilansie energetycznym państwa,
zwiększając tym samym poziom jego bezpieczeństwa energetycznego i ekologicznego.
Pamiętać też należy, iż do rozwoju opartej o OZE energetyki oprócz wiatru, wody, promieni
słonecznych oraz środków technicznych i ekonomicznych umożliwiających ich
wykorzystanie, potrzeba również wykwalifikowanych kadr, a także odpowiednich,
wielozakresowych rozwiązań prawnych. Kadry, środki techniczne i ekonomiczne oraz
rozwiązania prawne stworzyć muszą system. Dopiero w ramach tego systemu możliwa będzie
korzystna dla bezpieczeństwa energetycznego państwa eksploatacja odnawialnych źródeł
energii.