ENERGETIKA I OKOLIŠ

Cilj poglavlja

Cilj ovog poglavlja je upoznati se najvažnijim mehanizmima kako energetika emisijama utječe na okoliš, te mogućnostima za smanjenje negativnog utjecaja.

Svrha poglavlja

Nakon završetka ovog poglavlja, trebali biste moći:

1. Razumjeti mehanizme emisija u energetici
2. Razumjeti osnove nastajanja kiselih kiša te dobiti uvid u utjecaj koji emisije imaju na ljudsko zdravlje
3. Razumjeti mehanizam globalnog zatopljenja i utjecaj koji energetika ima na njega
4. Poznavati mehanizme smanjenja emisija CO2 pri proizvodnji električne energije
5. Poznavati mehanizme smanjenja emisija CO2 racionalnim korištenjem energije
6. Poznavati mehanizme smanjenja emisija CO2 u transportu
7. Poznavati osnove Kyoto Protokola

Uvod:

Tijekom druge polovice dvadesetog stoljeća, sve više postaje jasno da ljudsko djelovanje na Zemlji ima za posljedicu promjene u okolišu, s potencijalno velikim posljedicama na ekološki sistem, floru, faunu, klimu, ali i na zdravlje i kvalitetu života ljudi. Te promjene, antropogene po svojem uzroku, posljedica su prilagođivanja okoliša ljudskim potrebama, krčenjem prirodnih habitata za potrebe poljoprivrede, kao posljedica urbanizacije i izgradnje prometnih pravaca, te zagađenjem okoliša otpadnim tvarima u poljoprivredi, industriji i prometu, te u energetskim transformacijama.

Promatrajući u ovome poglavlju odnos energetike prema okolišu, naglasak će se staviti na energetske transformacije, te zagađenja okoliša do kojih dolazi kod tih transformacija. Prateći primarnu energiju do krajnjeg korisnika, najveći je utjecaj fosilnih goriva, koja se s jedne strane transformiraju u električnu energiju, u toplinsku energiju, ili u energiju za hlađenje, te s druge strane u mehaničku energiju za pokretanje vozila. Pri tim transformacijama nastaju emisije koje utječu na ekosistem, neke zagađujući lokalno, a neke djelujući globalno. Dok je lokalno štetno djelovanje emisija svima vidljivo, i lagano se dolazi do koncenzusa oko mjera zaštite čim kada je društvo riješilo osnovne egzistencijalne probleme, dotle je globalno djelovanje emisija manje očito, i potrebno je stvarati širi koncenzus da bi se pokrenule mjere zaštite okoliša. Ne treba zaboraviti međutim da i drugi oblici primarne energije imaju negativne posljedice na okoliš, npr. hidroenergija obično podrazumijeva velike promjene zbog gradnje akumulacionih jezera, koje osim devastacije flore i faune na području budućeg jezera, imaju i efekt na bližu okolinu, a kroz procese truljenja vegetacije koja se u akumulacijama skuplja i na same globalne procese. Također, nuklearna energija, sa svojim radioaktivnim otpadom, nije neutralna u odnosu na okoliš, ali i novi i obnovljivi energetski izvori imaju i svojih štetnih posljedica. Tako će biomasa, koja je obnovljivi izvor, imati značajne lokalne emisije, vjetroenergija može imati negativan utjecaj na faunu, a čistoća će solarne energije skrivati zagađenja u procesu proizvodnje kolektora.

Ovo će se poglavlje posvetiti ukratko emisijama koje izazivaju kisele kiše, te nešto više trenutno vrlo važnom problemu emisija stakleničkih plinova, efektima tih emisija, te načinima smanjivanja tih emisija, što će biti od imanentnog značaja za energetsku politiku i razvoje energetskih tehnologija u sljedeće dvije dekade.

Emisije u energetici

Kisele kiše

Svjedoci smo degenerativnih procesa u europskim šumama, uzrokovanih pojavom koju zovemo kiselim kišama. Kiselost kiša uzrokovana je povećanom količinom vodikovog iona H+ u otopini, koji je posljedica sljedećih kemijskih procesa:

HNO₃ => NO₃^-+ H⁺

H₂SO₄ = > SO₄^2-+ 2H⁺

Emisije SOx i NOx pri energetskim transformacijama su glavni antropogeni izvor tih spojeva u atmosferi. Slika 1. pokazuje utjecaj koji sulfatni aerosoli imaju na sunčevo zračenje, te dobro pokazuju geografski raspored emisija SOx.

Slika 1. Geografska raspodjela utjecaja sulfatnih aerosola na sunčevo zračenje, W/m2

Djelovanje je emisija SOx regionalno, te koncentrirano u razvijenim zemljama, ali emisije se šire i preko nacionalnih granica malih zemalja, poput Hrvatske. Rješavanje problema kiselih kiša leži u smanjenju emisija SOx u energetskim transformacijama, na području zahvaćenih kontinenata. Potrebno je nadnacionalno djelovanje, ali ne i globalno.

Tehnologije za smanjenje emisija SOx su prvenstveno izbjegavanje korištenja fosilnih goriva s visokim udjelom sumpora, metode za DeSOx desumporizaciju kojima se pročišćavaju dimni plinovi, te financijske metode poput trgovanja emisijama, kojima se omogućuje minimizacija troška smanjenja emisija tržišnim alociranjem emisionih kvota.

Utjecaj na zdravlje

Lokalne emisije polutanata izazivaju zdravstvene probleme, često povećavajući rizik od kancerogenih oboljenja i za dva reda veličine, u područjima s velikim zagađenjem. Ponajprije to su emisije čestica, ozona, NOx, CO, ali i mnogih drugih spojeva, koji su nusprodukt energetskih transformacija, u prometu i energetici. Tako npr. prosječni Amerikanac ima šansu 1:100000 da oboli od raka kao posljedice zagađenja zraka, dok stanovnik velikih gradova živi s 20 puta većim rizikom, 1:5000, da tako oboli.

Zagađenje otpadnih voda, inače veliki problem za ljudsko zdravlje, nije primarno posljedica energetskih transformacija. Naime, iako se koriste velike količine vode u energetskim transformacijama, ipak je daleko značajniji utjecaj industrijskih procesa i korištenja vode u kućanstvima. Voda, kao jedan od osnovnih preduvjeta za život, može se smatrati da s energijom, predstavlja resurs, koji je čovječanstvo počelo koristiti u količinama koje nadilaze mogućnosti, te da će to biti jedan od glavnih tehnoloških pitanja XXI stoljeća.

Zagađenja bukom, vizualna zagađenja, zagađenje svjetlom, svjedoci smo novih oblika polucije, ili ih samo više primjećujemo, zahvaljujući značajno povećanom ekonomskom prosperitetu, koji onda postavlja i sve veće zahtjeve na kvalitetu života, često su posljedica energetskih transformacija, te o njima treba voditi računa.

Međutim, iako je šteta učinjena visokim stupnjem korištenja energije velika, korist u obliku povećane kvalitete života, produljenog života, povećane individualne slobode, je daleko veća. Iako se nulto rješenje, dakle demontiranje ljudske civilizacije, kao što zagovaraju najekstremniji predstavnici ekološkog pokreta, može smatrati ideološki konzistentnim, gledano iz pseudoobjektivne pozicije "ljudi kao samo jedna vrsta", nije realno za očekivati da će se dogoditi. S druge strane, moguće je mnogo učiniti na smanjenju zagađenja, uz mali direktni trošak, u isti mah povećavajući kvalitetu života ljudi, te smanjujući opterećenje na resurse. Kod traženja optimalnog kursa, nije moguće unaprijed odrediti odnose pojedinih faktora, nego treba tražiti optimum specifičan za određenu situaciju, uzimajući u obzir ekonomske, ekološke i socijalne faktore.

Klimatske promjene

Efekt staklenika

Sunčevo zračenje djelomično prolazi kroz atmosferu, a djelomično se od nje reflektira. Dio reflektiranog zračenja se apsorbira u atmosferi u stakleničkim plinovima. Najvažniji staklenički plin je vodena para, ali ona je dio prirodnog ciklusa vode, te nije u značajnoj mjeri posljedica ljudske djelatnosti. Staklenički plinovi, koji u atmosferu ulaze kao posljedica ljudske djelatnosti (antropogeni staklenički plinovi) su CO2, N2O, CH4, HFC, PFC i SF6. Ugljični dioksid (CO2), ili prema ispravnoj terminologiji, ugljik (IV) oksid, uglavnom nastaje izgaranjem fosilnih goriva. Didušični oksid (N2O), ili dušik (I) oksid, također nastaje pri procesima izgaranja, ali je značajniji izvor u raznim industrijskim procesima, te naročito u poljoprivredi. Metan (CH4) se ispušta u atmosferu prilikom rukovanja, proizvodnje, transmisije, prerade i distribucije fosilnim gorivima, ali i u poljoprivredi, enteričkom fermentacijom u domaćih životinja, te fermentacijom otpada. Preostala tri plina koriste se u industrijskim procesima, te iako se radi o malim količinama, imaju veliki utjecaj na efekt staklenika. Efekt staklenika je značajan mehanizam održanja temperature atmosfere, naime bez tih plinova temperatura bi bila 30oC niža, te postojeći život ne bi bio moguć.

Slika 2. Što je to efekt staklenika? Dio reflektiranog zračenja se apsorbira u stakleničkim plinovima (CO2, N2O, CH4, HFC, PFC, SF6). Značajan mehanizam održanja temperature atmosfere (bez tih plinova temperatura bi bila 30oC niža.

Promjena koncentracije CO2 i temperature

Danas je već sa sigurnošću poznato da se koncentracija ugljičnog dioksida značajno povećala tijekom posljednjeg stoljeća, te je gotovo sigurno da je to posljedica ljudske aktivnosti. Najznačajnija ljudska aktivnost koja ima za posljedicu emisije ugljičnog dioksida je izgaranje fosilnih goriva.

Slika 3. Promjena povjesne koncentracije CO2 mjerene u atmosferi od 1960, te u vječnom ledu od 1860.

Što je s promjenama temperature? Usrednjena globalna temperatura raste (Slika 4.), ali se taj indeks računa na bazi podataka iz meteoroloških stanica s nepoznatom točnošću podataka, te često stanica smještenih u gradovima. Usrednjena temperatura u SAD, gdje su mjerenja bilježena sa većom sigurnošću, raste manje značajno (Slika 5.). Mjerena temperatura troposfere (Slika 6.), dakle bez utjecaja mjernih nepreciznosti i gradova, ipak ukazuje na povećanje od najmanje 0.4 C.

Slika 4. Promjena globalne prosječne temperature 1880-2000 prema Goddard Institute (GISS)

http://www.giss.nasa.gov/

Slika 5. Promjena prosječne temperature u SAD 1880-2000 prema Goddard Institute (GISS):http://www.giss.nasa.gov/

Slika 6. Promjena globalne prosječne temperature 1979-2003 mjerena iz NOAA satelita (GISS):http://www.giss.nasa.gov/

Da li postoji neka veza između promjene koncentracije ugljičnog dioksida i temperature? Slika 7. pokazuje usporedbu promjene koncentracije CO2 i prosječne globalne temperature tijekom posljednjih 150000 godina. Koncentracija CO2 dobivena je iz uzoraka antarkičkog leda, mjerenjem koncentracije u zaostalim mjehurićima zraka. Temperatura je rekonstruirana na temelju podataka o glacijacijama, te ciklusima flore i faune na zemlji u proteklih 150000 godina. Usporedba krivulja temperature i koncentracije CO2 vrlo uvjerljivo ukazuje na postojanje relacije, ali postavlja se pitanje koliko su ti podaci precizni.

Slika 7. Usporedba promjene koncentracije CO2 i prosječne globalne temperature tijekom posljednjih 150000 godina

Može se iz slike 7. primijetiti da postoje i prirodni izvori promjene koncentracije CO2 među ostalim i vulkanske erupcije. Zemlja je dinamički a ne statički sistem, dakle oscilacije su normalna i prirodna pojava. Međutim, sve je više vjerojatno da postoji dovoljno jaka veza između koncentracije CO2 i prosječne globalne temperature, da bi se moglo govoriti o globalnom zatopljenju kao posljedici ljudske aktivnosti.

Modeliranje globalnog zatopljenja

Da bi se moglo s dovoljnom dozom sigurnosti utvrditi da neka teza stoji, potrebno je teoriju potvrditi eksperimentom. Modeli klimatskih promjena, bazirani na računalnoj mehanici fluida (CFD), koji se razvijaju u posljednje 3 dekade, pokušavaju pretpostavljene procese u atmosferi modelirati i usporediti s izmjerenim temperaturama. Prvi takvi modeli, koji su se pojavili sedamdesetih godina, uzimali su u obzir samo efekt staklenika.

Slika 8. Usporedba mjerenih vrijednosti prosječne globalne temperature te vrijednosti dobivenih modeliranjem.

Iz Slike 8. vidljivo je da se uzimanjem u obzir samo efekta staklenika dobivaju prevelike vrijednosti, ali ako se k tome uzmu u obzir i efekt sulfatnih aerosola, te fluktuacija sunčevog zračenja (http://climatechange.umaine.edu/Research/Contrib/html/19.html) dobije se rezultat koji se odlično poklapa s mjerenim rezultatima, te uz pretpostavku da mjereni podaci dobro predstavljaju stvarno stanje, ukazuju da nam je veza poznata i da možemo računati utjecaj. Ako se takvi modeli primjene na model svjetske klime dobije se temperaturna distribucija za 2080 kao na slici 9.

Slika 9. Raspored porasta temperature od danas pa do 2080.

        a)Scenario bez pokušaja smanjenja emisija (business as usual)
        b)Scenario u kojem se koncentracija CO2 stabilizira na 750 ppm
        c)Scenario u kojem se koncentracija CO2 stabilizira na 550 ppm

Kretanje emisija CO2

Recimo da se odluči stabilizirati koncentraciju CO2 na 450 ppm, te time izbjeći jače globalno zatopljenje? Kako bi se trebale kretati emisije dano je slici 10. Očito je da bi razvijene zemlje morale smanjiti emisije na 10% sadašnjih do 2060, te da bi zemlje u razvoju također morale početi smanjivati emisije poslije 2050.

Slika 10. Maksimalne godišnje emisije da bi se koncentracija stabilizirala na 450 ppm

A koliko su te emisije sada, i koliko će biti ako se ništa ne učini? Slika 11. prikazuje historijske vrijednosti emisija 1860-1990 po regijama. Slika 12. prikazuje vrijednosti emisija prema business as usual scenariju, dakle scenariju u kojem nije predviđeno da dođe do odstupanja od postojećih i predvidljivih trendova.

Slika 11. Emisije CO2 po regijama, 1860-1990

Slika 12. Procjena kretanja emisija 1990-2030 po regijama prema business as usual scenariju

Posljedice globalnog zatopljenja

Posljedice globalnog zatopljenja mogu obuhvaćati:

• topljenje polarnih kapa i ledenjaka
• povišenje nivoa mora (slika 13.)
• dezertifikacija
• utjecaj na poljoprivredu (slika 14.)

Iako je većina negativno, utjecaj na poljoprivredu na Sjevernoj hemisferi bi mogao biti povoljan, pretvarajući Sibir i Kanadu u intenzivna poljoprivredna područja.

Slika 13. Promjena linije obale kao posljedica povišenja nivoa mora za 1 m na primjeru južne Floride

Slika 14. Promjene u prinosu žitarica u slučaju udvostručavanja koncentracije CO2

Izvori emisije CO₂

Emisije CO₂, najvažnijeg plina koji utječe na efekt staklenika, uglavnom su posljedica energetskih transformacija, u kojima se izgaranjem goriva kemijska energije pretvara u toplinsku (koja se kasnije može koristiti direktno kao toplina ili za proizvodnju električne energije), ili u transportu, gdje se kemijska energija goriva pretvara u mehaničku energiju. Manji dio emisija dolazi iz industrijskih procesa, u kojima je ugljični dioksid nusprodukt, koji se gotovo redovno ispušta u atmosferu. Također, fosilna goriva sadrže manje količine ugljičnog dioksida, koji se prilikom vađenja iz zemlje, ispušta u atmosferu.

Što je s biomasom?

Izgaranje drva i biomase rezultira emisijama CO₂, međutim, u slučaju da je drvna masa ili biomasa općenito, zamijenjena novim rastom, može se reći da je ugljični dioksid koji je ispušten u atmosferu, iz nje i izvučen, te da je proces obnovljiv. Zato se emisije biomase ne obračunavaju na isti način kao i fosilna goriva, nego se bilanca radi na ukupnoj količini CO₂, koja je akumulirana u vegetaciji. U slučaju da korištenje biomase rezultira smanjenjem akumulirane količine CO₂, tada se ne može govoriti o obnovljivosti biomase.

Izgaranje fosilnih goriva

Fosilna goriva su također nastala od biomase, ali je brzina njihovog nastanka zanemarivo mala, te je vezana na specifične geološke uvjete, tako da se dakle mogu smatrati neobnovljiva, u okvirima ljudske povijesti.

- nafta i njeni derivati (mazut, lož ulje, teško ulje, lako ulje, diesel, benzin, itd.) - ugljen - plin

1 kg C -> 44/12 kg CO₂

1 t nafte ili ugljena s c=0.8 -> 44/12*0.8= 2.93 t CO₂

Tablica 1. Potrošnja fosilnih goriva u svijetu, Evropi (uključuje i zemlje bivšeg SSSR-a) i Hrvatskoj 2002

mtoe - million tons of oil equivalent	Svijet	Evropa (EU15)	Hrvatska
nafta	3714	923 (599)	4.4
ugljen	2397	521 (217)	0.6
plin	2169	913 (350)	2.5

Struktura potrošnje fosilnih goriva

Tablica 2. Glavni tipovi potrošnje fosilnih goriva

energetska pretvorba	privredna potrošnja	privatna potrošnja
električna struja	poljoprivreda, šumarstvo, ribolov	kućanstva
para i topla voda	industrija i rudarstvo	promet
	neenergetska potrošnja u industriji
	građevinarstvo
	usluge

Tablica 2. prikazuje sistematizaciju tipova potrošnje fosilnih goriva prema djelatnostima. Međutim, da bi se sagledale mogućnosti smanjenja emisije CO2 bolje je razdijeliti potrošnju prema tehnološkom procesu. Kako je potrošnja fosilnih goriva u poljoprivredi, šumarstvu, ribolovu i građevinarstvu uglavnom posljedica korištenje mehanizacije, dakle motora s unutrašnjim izgaranjem, ima smisla te djelatnosti pripojiti prometu. Potrošnja fosilnih goriva u uslugama slična je potrošnji u kućanstvima (uglavnom grijanje).

Slika 15. Struktura potrošnje fosilnih goriva u Hrvatskoj 1995. godine

Slika 15. prikazuje udjele pojedinih tehnoloških procesa u potrošnji fosilnih goriva u Hrvatskoj, pa prema tome i emisiji CO2. Očito je da bi se u Hrvatskoj imalo smisla najviše djelovati na smanjenje emisije upravo u prometu, jer je tu najveći udio. Proizvodnja električne energije stvara manji dio emisije, iako joj se posvećuje najviše pažnje. To je stoga što za sada tehnologija ne omogućava veliki napredak u području smanjenja emisije CO2 u prometu.

Smanjenje emisije CO2 pri proizvodnji električne energije

Nuklearna energija

Zemlje s velikim udjelom nuklearne energije u proizvodnji struje (Litva, Francuska, Belgija preko 60%, Ukrajina, Švedska, Bugarska, Slovačka, Švicarska, Mađarska, Slovenija preko 40%, Južna Koreja, Japan, Njemačka, Finska preko 30%, Španjolska, Britanija i Armenija preko 20%) će vrlo teško smanjiti emisiju ako se odluče za odustajanje od nuklearne opcije. Primjer Švedske koja je odlučila zatvoriti nuklearne elektrane: IT IS often ticklish to balance protection of the environment against its cost. Sweden’s Social Democratic government has come up with a novel answer: a “green” policy that is not only hugely expensive, but may actually damage the environment. It plans shortly to shut a nuclear power station that is efficient and safe; another is to be closed in 2001. If the courts permit the closures, Sweden will be poorer and dirtier—and may be more at risk from nuclear accidents. (članak iz The Economist) U potrazi za opcijama rješavanja problema globalnog zatopljenja (koje bi Hrvatsku ako ratificira Kyoto protokol mogao koštati godišnje oko 100 milijuna eura), skupih fosilnih goriva, pojave novih sigurnijih nuklearnih tehnologija, izostanak nesreća poslije Černobila te značajne vremenske distance u odnosu na nesreće, nuklearna energija se vraća u područje javnih rasprava kao moguće ekološki prihvatljivo rješenje. Ponovno uzimanje u obzir nuklearne energije u razvijenim zemljama i zemljama u tranziciji je ponovno postalo pravilo, a donesene su i neke odluke o gradnji. Pred katastrofalnim mogućim posljedicama globalnog zatopljenja, zeleni se sve češće opredjeljuju za nuklearnu energiju. Simatična je izjava 2004. godine osnivaća Greenpeace-a, Jamesa Lovelocka: “Only nuclear power can halt global warming.”

Table 3. Prednosti i nedostaci nuklearne energije prednosti nedostaci emisija CO2 je zanemariva politički neprihvatljiva u velikom broju zemalja visoki kapitalni troškovi - značajno skuplja od fosilnih goriva Hrvatska - premali energetski sistem 1 centrala = 1/4 sistema Link:' ' International Atomic Energy Agency - IAEA

Kombinirani ciklus

Kombinacijom plinske i parne turbine moguće je povećati efikasnost s cca. 30-35% uobičajenog Rankineovog procesa na 50-65%.

Table 4. Prednosti i nedostaci kombiniranog ciklusa prednosti nedostaci udvostručenjem efikasnosti pri proizvodnji električne energije moguće je raspoloviti emisiju CO2 relativno komplicirana tehnologija

Kogeneracija

Ideja kogeneracije je da se otpadna toplinska energija koja izlazi iz dimnjaka termocentrale iskoristi, recimo za grijanje tople vode i pare (daljinska toplina), koja će se koristiti ili u industriji ili u sistemima distriktnog (centralnog) grijanja. Time se iskoristivost povećava s cca. 30-35% uobičajenog Rankineovog procesa na 60-70%. Prema slici 15. vidi se je potrošnja fosilnih goriva na proizvodnju električne i toplinske energije slična, pa bi se teoretski moglo značajno smanjiti emisiju CO2. Međutim, kako je mjesto proizvodnje daljinske topline po definiciji različito od mjesta proizvodnje električne energije, nije za očekivati da će više od desetak posto električne energije biti proizvođeno kogeneracijom.

Table 5. Prednosti i nedostaci kogeneracije prednosti nedostaci korištenjem istog goriva za proizvodnju električne i toplinske energije moguće je raspoloviti emisiju CO2 proizvodnja toplinske energije mora biti na mjestu (ili blizu) potrošnje proizvodnja električne energije mora biti blizu mjesta hlađenja (rijeke, more) proizvodnja električne energije nije preporučljiva blizu velikih koncentracija stanovništva zbog zagađenja potrebna gradnja vrelovoda problem kondenzata linkovi: Cogen Europe Cogeneration Buyers Guide

Obnovljivi izvori

Obnovljivi izvori su oni koji se ne troše našim korištenjem jer mi samo koristimo razliku u potencijalu: hidroenergija biomasa i otpad sunčeva energija energija vjetra geotermalna energija Treba razlikovati korištenje tih energija za proizvodnju električne i toplinske energije. Za sada samo hidroenergija (tab. 6.) ima značajan udio (naročito u Hrvatskoj) u proizvodnji električne energije, iako se posljednjih godina probija energija vjetra koja se približava komercijalizaciji. Ipak, može se s velikom vjerojatnošću reći da obnovljivi izvori neće značajnije sudjelovati u zadovoljenju Kyoto protokola, bilo zbog cijene ili zbog ograničenih ekonomski iskoristljivih resursa.

Table 6. Prednosti i nedostaci hidroenergije prednosti nedostaci zanemariva emisija CO2 jefitini potencijali već iskorišteni velike HE čine velike ekološke štete (npr. dizanje nivoa vode - Međimurje) male HE su teško isplative poplavljivanje korisnog (naseljenog ili obrađenog) zemljišta

Iako izgaranje biomase i otpada stvara emisiju CO2, smatra se da bi ta ista biomasa svojim prirodnim procesom truljenja emitirala istu količinu CO2 pa prema tome ulazi u energente koji smanjuju emisiju. Čak i uzgajanje biomase ima isti učinak jer će vegetacija povući gotovo sav potreban ugljik iz atmosfere. Djelomično sličan mehanizam se može uzeti i za otpad nepetrokemijskog porijekla.

Table 7. Prednosti i nedostaci izgaranja biomase prednosti nedostaci "zanemariva" emisija CO2 slaba energetska moć teška kontrola nad ostalim emisijama potrebna velika površina skup transport - samo na lokalitetu gdje je biomasa nusproizvod nekog drugog procesa

Uvoz električne energije

Iako je uvoz električne energije anatema danas u Hrvatskoj energetici, postavlja se pitanje nije li to najčišće rješenje?

Table 8. Prednosti i nedostaci uvoza električne energije prednosti nedostaci emisija CO2 je zanemariva politički neprihvatljiva u Hrvatskoj - zašto? [Nizozemska zadovoljava iz uvoza 17% potrebne električne energije] svaka se zemlja specijalizira za proizvodnju onoga u čemu ima "relative advantage" - efikasno korištenje resursa obavlja se podjelom rada bolje je uvoziti proizvod nižeg stupnja dorade i dodavati mu vrijednost (dakle primarna versus sekundarna energija), ali samo ako je prerada efikasna - upitno za Hrvatsku Hrvatska je premali energetski sistem (12TWh) - pool

Smanjenje emisije CO2 racionalnim korištenjem energije

Oblici neracionalnog korištenja energije:

Industrija

• bacanje kondenzata u kanalizaciju
• puštanje otpadne topline na jednom mjestu, kada se topla voda i para proizvode na drugom
• korištenje zastarjele tehnologije

Zgradarstvo

• gradnja kuća kao u Hrvatskoj (k = cca. 1.2-1.5 W/m2K) je ekonomski nonsense

Tablica 9. Usporedba potrošnje energije i emisije CO2, te ekonomske efikasnosti korištenja energije i intenziteta emisija CO2, 1996

kgoe - kg of oil equivalent	Svijet	bogate zemlje (OECD)	zemlje u tranziciji	hrvatska
kgoe/capita	1684	5259	2732	1418
tCO2/capita	4.0	12.1	7.4	3.7
GDP1995$/kgoe	3.2	5.0	0.8	2.8
kgCO2/GDP1995$	0.7	0.5	3.4	0.9

Prema tablici 9. može se zaključiti da je potrošnja energije i emisija CO2 po glavi stanovnika (capita) i Hrvatskoj i ostalim zemljama tranzicije značajno niža od bogatih zemalja, međutim da je efikasnost iste s obzirom na iznos bruto domaćeg proizvoda lošija.

Zemlje u tranziciji trebaju 6 puta više energije za isti proizvod, te za isti proizvod emitiraju 7 puta više CO2 u atmosferu. Hrvatska je nešto bolja od prosjeka zemalja u tranziciji, ali je lošija od razvijenih zemalja.

S druge strane, postoji i protuargument, koji ukazuje na prirodni mehanizam koji dovodi do takve neefikasnosti. Naime, proizvodnju na srednjem nivou razvoja (sekundarni sektor) energetski je intenzivna, dok se ekonomska djelatnost na višem nivou razvoja (tercijarni sektor) odlikuje niskom energetskom intenzivnošću. To pokazuje slika 16.

Slika 16. Historijski trend energetskog intenziteta

Smanjenje emisije CO2 u transportu

Promet je vrlo značajan izvor emisije CO₂, kao što se vidi na slici 15. u Hrvatskoj i najznačajniji. Međutim velike promjene se ne mogu postići više povećanjem efikasnosti postojeće tehnologije, jer je na tom području već mnogo učinjeno u zadnjih 20 godina od naftne krize. Tijekom devedesetih automobilska je industrija pod pritiskom kalifornijskih zakona ulagala u električne automobile, međutim pokazalo se da ta tehnologija neće postati komercijalna, jer nisu razvijeni akumulatori koji bi zadovoljavali potrebe tržišta za pokretnošću. Krajem se devedesetih ubrzao razvoj automobila pogonjenih vodikom, i to s motorima s unutrašnjim izgaranjem (IC, slika 17.) i gorivim ćelijama (FC, slika 18., 19.). Motori s unutrašnjim izgaranjem na vodik su u uznapredovanoj fazi razvoja, tj. postojeći motori koji koriste plin mogu se relativno jednostavno preraditi na vodik.

Otkad je cijena nafte prešla 50 USD/bbl, zamjenska biogoriva, etanol i biodizel postaju isplatljiva, te njihova potrošnja rapidno raste. Etanol se tehnički može dodavati u benzinska goriva do 22% te u dizelska goriva do 15% bez potrebe preinake vozila. U posljednjih desetak godina sve je veći udio u proizvodnji tzv. automobila na fleksibilan goriva (flexi-fuel vehicle - FFV), koje mogu koristiti E85 (gorivo s 85% etanola i 15% benzina). Do 10% etanola u gorivu služi kao zamjena za inače neophodni aditiv MTBE. Može se prema literaturi procijeniti da je proizvodnja etanola iz kukuruza isplatljiva naveliko u slučaju cijene nafte veće od 50 USD po barelu (što se može očekivati prema situaciji na tržištu te srednjeročnim interesima glavnih učesnika tijekom dovoljno dugog perioda). Zasad ne postoji strategija za korištenje bioetanola u Hrvatskoj. Biodizel se tehnički može dodavati u dizelska goriva do 5% bez potrebe preinake vozila, dok je za korištenje B70 ili B100 (70% i 100% biodizela) potrebno imati posebna vozila. Može se procijeniti da je pri očekivanoj cijeni nafte dodavanje biodizela isplatljivo. Postojeća Strategija energetskog razvitka predviđa da se 2010. u Hrvatskoj godišnje proizvodi 70.000 do 100.000 tona biodizela.

Slika 17. Ford Model U, Automobil pogonjen
motorom s unutrašnjim izgaranjem na vodik

Gorive ćelije su još uvijek tehnologija u razvoju, čija je cijena još uvijek dva reda veličine iznad nivoa potrebnog za komercijalizaciju (cca. 50 €/kW i 10000 sati rada).

Slika 18. DaimlerChrysler Necar 5, automobil pogonjen gorivim
ćelijama

Slika 19. DaimlerChrysler Commander 2, automobil
pogonjen gorivim ćelijama

Obje tehnologije ovise o razvoju spremnika za vodik (tekući vodik na -250^oC, komprimirani vodik na 750 bar ili metalni hidrid), ili reformiranja (izdvajanja vodika iz ugljikovodika) nekog od ugljikovodika - najčešće etanola, ali može i metana, benzina, Diesela. Reformiranje se razvilo kao tehnologija da bi se izbjeglo rukovanje vodikom. Naime, stanice za točenje vodika moraju biti bez ljudi (slika 20.), u potpunosti automatizirane, što znači da je potrebno izgraditi potpuno novi sistem stanica, odvojen od postojećih. Punjenje nekog od ugljikovodika je već uhodana tehnologija, te može koristiti postojeću infrastrukturu.

Slika 20. BMW automatska stanica za komprimiranje
vodika (cca. 3 min)

Uvijek za 4 godine

Članak iz 1994: A milestone is looming four years off. By 1998, 2% of all new cars in California must be ZEV (zero-emission vehicles, such as EVs, flywheel cars, hydrogen cars, etc.). In other words, this means an auto manufacturer must sell two EVs out of every hundred vehicles it sells. There will be a $5,000 penalty for each non-ZEV car sold beyond this ratio. And, importantly, this ratio will be based upon actual consumer sales: cramming a big, heavy, boxy van full of batteries won't get the manufacturer off the hook with a "nobody wanted or could afford it" argument. Other states have also adopted this mandate. Even Canada is close to joining the ZEV club. - Odgođeno do 2004 kada će 10% automobila morati biti ZEV na Kalifornijskom tržištu automobila.

Članak iz 1999: “TODAY the race to develop the fuel-cell car is over,” DaimlerChrysler’s chairman, Jürgen Schrempp, told journalists on March 17th. “Now we begin the race to lower the cost to the level of today’s internal combustion engine. We’ll do it by 2004.” There is no point in understatement when you are determined to be first in the market with what may turn out to be the pollution-free product that succeeds the petrol-driven car within 30 years. (The Economist, 1999)

Članak iz 1999: THIS WEEK two nails were hammered into the coffin of the internal-combustion engine. The first came when Toyota and General Motors, which between them make a quarter of the world’s cars, signed a pact to develop alternatives. These include battery-powered cars, “hybrid” vehicles that have both electric and petrol engines, and—most significantly—vehicles powered by fuel cells. The second was the result of an alliance between DaimlerChrysler and Ford (another quarter of the world’s car production), and Ballard Power Systems, a Canadian firm that has been developing fuel cells for use in vehicles for several years. (The Economist, 1999)

Članak iz 2002: U.S. Legislators Propose H2GROW Act.
U.S. Senator Ron Wyden (D-OR) and U.S. Representative Christopher Cox (R-CA) have introduced a bipartisan bill called the H2GROW Act - Hydrogen Transportation Wins Over Growing Reliance on Oil. The bill includes tax credits: for the purchase of fuel cell vehicles; for hydrogen fuel; and for building a hydrogen-fueling infrastructure. The goal of the H2GROW Act is to reduce reliance on 30 million barrels of foreign oil a year. The bill also mandates that hydrogen-powered vehicles must comprise a minimum percentage of federal fleets, from five percent for fleets of 100 vehicles or more in 2006 to 50 percent for fleets of 50 vehicles or more in 2012.
(http://wyden.senate.gov/media/2002/2003211557.html)

linkovi:

Zero-Emissions Vehicle Program
Alternative Fuel Vehicles
Fuel cell today
H2CarsBiz

Kyoto protokol

The protocol, adopted by the 168 countries present, sets legally binding targets for cutting the emissions of six greenhouse gases—mostly pollutants caused by burning coal, oil and other hydrocarbon fuels—by an aggregate 5.2% from 1990 levels during the years 2008 to 2012. (članak iz The Economist)

United Nations Framework Convention on Climate Change
Konvencija i Kyoto Protocol
Konvencija tekst
Potpisnici

potpisana i ratificirana: 164 zemalja (Hrvatska uključena u Aneks I) Aneks I - zemlje Zapada i tranzicije

Kyoto Protokol tekst
Potpisnici Kyoto protokola

Kyoto Protokol je stupio na snagu 16. veljače. Ratificiran od strane 168 zemalja (ali nisu Australija, Hrvatska, Kazahstan i SAD).

Potpisnici Protokola su se obavezale pratiti emisije stakleničkih plinova. Zemlje potpisnice Aneksa B Protokola su se obavezale smanjiti emisije u odnosu na baznu godinu, tijekom prvog budžetskog perioda 2008-12.

One zemlje koje to ne uspiju mogu nadokupiti dozvole za emitiranje više emisija od onih zemalja koje su smanjile više nego što su trebale (Emission Trading), ili mogu uložiti u projekte smanjenja emisija u drugim zemljama Aneksa B (Joint Implementation) ili zemljama koji nisu dio Aneksa (Clean Development Mechanism).

Slika 21. Očekivani trend emisije CO2 u Hrvatskoj i preuzete obaveze po Kyoto protokolu

Kyoto protokol - linkovi :
The Kyoto Protocol on Climate Change
Beginner's Guide to the UNFCCC Convention on Climate Change
WEATHERVANE: climate change, global warming, The Kyoto Protocol, climate policy
The Kyoto Protocol: The Realities of Implementation
RECORD BREAKING TEMPERATURES SEEN AS POSSIBLE EVIDENCE OF FASTER RATE OF GLOBAL WARMING
Carbon Market News
Still Wating for Greenhouse
Lomborg, The Skeptical Environmentalist

The Economist o promjeni klime i Kyoto protokolu:

Hot air from Kyoto

Big business and global warming

A fund for carbon traders

Where to sink carbon

Zaključak

• Emisije u energetici i prometu, značajni su izvor lokalnih i globalnih emisija
• Emisije uzrokuju zdravstvene probleme, kisele kiše i globalno zatopljenje
• Kyoto protokol protiv globalnog zatopljenja - teško ostvarivo smanjenje emisije CO2
• Racionalnim korištenjem energije u industriji i kućanstvima može se učiniti dosta na smanjenju emisije, ali ljudi se nisu spremni odreći životnog standarda
• Nuklearna energija se ponovo pojavljuje kao realno rješenje, iako politički neprihvatljiva u mnogim zemljama,te skuplja od energije dobivene iz fosilnih goriva - Kyoto protokol kao izbor između globalnog zatopljenja i nuklearne energije
• Za Hrvatsku je uz racionalno korištenje energije (gdje su neiskorištene mogućnosti velike), vjerojatno najjeftinije rješenje dugoročni uvoz struje iz susjednih zemalja, te korištenje biogoriva.