Jaki sposób wydobywania energii jest najbardziej ekologiczny?

Tomasz Rożek
T. Rożek
28.10.2022

Jedni uważają, że energetyka jądrowa jest najbardziej zielonym sposobem na pozyskiwanie energii. X kolei inni twierdzą, że jest najbardziej niebezpieczną metodą na pozyskiwanie energii. Ktoś musi być w błędzie, a ja w tym materiale chcę sprawdzić, kto. 

O energetyce jądrowej, o reaktorach zrobiłem już kilka materiałów, ale temat jest bardzo szeroki, więc tym razem postanowiłem podejść do niego nieco nietypowo. W tym odcinku nie będę wiele mówił o tym, co zachodzi we wnętrzu reaktora, ale porównam różne sposoby pozyskiwania energii.

Ludzkość zużywa coraz więcej energii i ten trend raczej się nie zmieni. I może wcale nie musi, o ile będziemy produkowali energię w sposób, który ma możliwie najmniejszy wpływ na środowisko naturalne. No i tu dochodzimy do clou tego tematu. Który ze znanych nam sposobów na produkcję energii jest najbardziej zielony? 

Koszt wydobycia energii i emisja CO2

Zielona energia to energia odnawialna. Tak się mówi i tak się kojarzy. A może zielona, to ta, która najmniej obciąża środowisko? Pochodzę ze Śląska i tu mieszkam, więc na własne oczy widzę skutki wydobycia, przerabiania i wykorzystania węgla. I nie mam wątpliwości, że spalanie paliw kopalnych jest bardzo obciążające dla środowiska naturalnego i ma ogromny wpływ na zdrowie i życie ludzi. A co z innymi źródłami energii? 

Zacznę może od tego, że nie ma idealnego źródła energii. Nieodnawialne źródła konwencjonalne, takie jak ropa czy węgiel, potrafimy wykorzystywać i uzyskiwać z nich energię względnie tanio, wydajnie, a energia ze spalania węgla to w tej chwili fundament energetyki w Polsce.

Tutaj pojawia się pierwszy problem – jak liczyć koszty? W koszt energetyki konwencjonalnej nie są wliczane koszty ogromnych szkód środowiskowych. Te są pokrywane z budżetu państwa, czyli z naszych kieszeni. Gdy przeliczy się wszystko, okazuje się, że tania energia z węgla to bzdura.

To też Cię zainteresuje: Znamy lokalizację pierwszej elektrowni jądrowej w Polsce!

A to nie jedyny parametr. Innym jest chociażby ilość emitowanego w całym procesie CO2. Nie powiedziałem ilość CO2 podczas produkcji, ale w całym procesie, a więc wliczając w to na przykład wydobycie paliwa czy budowę elektrowni. Jak te koszty się przedstawiają? 

Wytworzenie 1 kWh energii elektrycznej w elektrowni węglowej oznacza emisję około 820 gramów CO2. W elektrowni gazowej prawie połowę mniej, bo 490 g. Ta różnica bierze się przede wszystkim z odmiennego składu chemicznego tych paliw oraz różnic w samym procesie produkcji energii, ale także z innej technologii wydobycia oraz innej specyfiki transportu tych paliw.

Czyli elektrownia węglowa około to 820 gramów, elektrownia gazowa 490 gramów. Elektrownie wykorzystujące energię słoneczną i energię wody nie przekraczają 50 g CO2 na 1 kWh, a elektrownie jądrowe i farmy wiatrowe mają ten wskaźnik na poziomie 12 g CO2.

Skąd CO2 przy działaniu wiatraków? Ano stąd, że wiatraki trzeba wybudować i postawić, a do tego potrzeba całkiem sporo betonu, stali i innych materiałów. I choć podczas samego działania wiatrak nie emituje CO2, to patrząc na cały proces z budową włącznie, 1 kWh to emisja 12 gramów CO2.

Podobnie jest w przypadku elektrowni jądrowych. Innymi słowy, produkując prąd przy pomocy turbiny wiatrowej czy elektrowni jądrowej emitujemy kilkadziesiąt razy mniej CO2 niż w produkcji z paliw kopalnych. Jeżeli więc chcemy drastycznie obniżyć ilość emitowanego CO2 podczas produkcji energii elektrycznej, powinniśmy inwestować właśnie w atom i w odnawialne źródła energii.  

Współczynnik wykorzystania mocy zainstalowanej

Kolejny parametr to tzw. współczynnik wykorzystania mocy zainstalowanej. Już tłumaczę w czym rzecz. To, że zamontujemy wiatrak, którego moc zainstalowana wynosi powiedzmy 1 MW, to wcale nie znaczy, że on tyle mocy będzie dawał. Gdyby wiatr wiał cały czas z optymalną prędkością, to tak właśnie by było, ale przecież wiatr raz wieje, a raz nie, raz wieje mocniej, a raz słabiej.

Podobnie jest z panelami fotowoltaicznymi. Działają, gdy świeci słońce, ale nawet wtedy mają optymalne warunki tylko przez ułamek dnia, bo przez większość promieni słońca nie pada na nie pod optymalnym kątem.

Przeliczając to wszystko, w Polsce ten współczynnik wykorzystania mocy zainstalowanej odnawialnych źródeł energii wynosi od kilkunastu do około 40%, przy czym najniższe wartości z tego przedziału są uzyskiwane na farmach fotowoltaicznych, a najwyższe w morskich elektrowniach wiatrowych.

Polskie elektrownie węglowe mają ten współczynnik na poziomie średnio 70%, a elektrownie jądrowe na świecie osiągają ponad 80%. Co to znaczy w praktyce?

Odnawialne źródła energii są zależne od pogody, natomiast atom dostarcza nam tyle energii, ile chcemy i kiedy chcemy. Ponadto instalacja i infrastruktura są wykorzystane niemal przez cały czas działania, podczas gdy w przypadku odnawialnych źródeł tylko przez część tego czasu.

Wpływ na przyrodę i krajobraz

To z kolei ma związek z kolejnym parametrem. Instalacje odnawialnych źródeł energii zajmują – jak na ilość produkowanej w nich energii – bardzo dużo miejsca. I tu kolejne porównanie.

Atom oszczędza przyrodę. Wyprodukowanie 1000 kWh w elektrowni jądrowej wymaga 0,3 m2 zajętej przez instalacje powierzchni gruntu. Wlicza się w to nie tylko samą elektrownię, ale również teren potrzebny do wydobycia uranu oraz surowców niezbędnych do jej budowy.

Wyprodukowanie tej samej ilości energii w panelach fotowoltaicznych wymaga powierzchni od 10 razy większej dla paneli instalowanych na dachach, a więc niezajmujących dodatkowej powierzchni przez samą instalację, do około 40 razy większej dla instalacji naziemnych.

Przeczytaj też: Sieć 5G – czy jest się czego bać?

W przypadku produkcji energii z węgla, wliczając jego wydobycie, potrzeba 15 m2 do produkcji 1000 kWh, a więc 50 razy więcej niż w przypadku energii z atomu i nawet 5 razy więcej niż w przypadku energii ze Słońca.

Prawdziwym rekordzistą, w tym zestawieniu jest energetyka wiatrowa. Ta, by wyprodukować 1000 kWh musi zająć powierzchnię około 100 metrów kwadratowych, a więc kilkaset razy większą niż w przypadku energetyki jądrowej. Zajmowana przez poszczególne instalacje powierzchnia jest ważnym parametrem środowiskowym.

Im mniejszą powierzchnię gruntu zajmuje infrastruktura potrzebna do produkcji energii, tym mniejszy ma wpływ na krajobraz oraz mniejszą presję na środowisko i ekosystemy wywiera. Dzięki temu przyczynia się do ochrony bioróżnorodności. 

Bezpieczeństwo różnych źródeł energii

Na koniec zostawiłem sobie najważniejsze. Bezpieczeństwo liczone statystycznie jako współczynnik śmiertelności dla różnych źródeł energii. W skrócie, jak duży wpływ na śmiertelność w populacji ma produkcja jednostki energii.

Znowu porównałem różne źródła energii. I chyba nie zaskoczę, jak powiem, że współczynnik śmiertelności największy jest dla węgla. Wyprodukowanie jednej TWh przez spalanie węgla brunatnego oznacza średnio ponad 32 zgony, głównie przez zanieczyszczenie powietrza. Dla węgla kamiennego współczynnik ten wynosi nieco poniżej 25 zgonów. W przypadku produkcji prądu z gazu mamy niecałe 3 ofiary na TWh, czyli około 10 razy mniej niż w przypadku węgla. Co ciekawe, uważana za zieloną biomasa współczynnik śmiertelności ma dużo wyższy niż tradycyjny gaz.

I na koniec trzy najbezpieczniejsze źródła, które w zasadzie współczynnik śmiertelności mają tak samo niski, czyli wiatr, słońce i atom. Produkcja jednej TWh w ich przypadku oznacza około 0,03 zgonu, czyli o 1000 razy mniej niż w przypadku węgla i o 100 razy mniej niż w przypadku gazu.

Ten odcinek zacząłem od pytania, które źródła powinny być uważane za zielone? Te, które są odnawialne, czy te, które mają najmniejszy wpływ na środowisko naturalne, w tym na nas, jako element tego środowiska? W Polsce od lat rośnie odsetek osób popierających budowę elektrowni jądrowych i dzisiaj wynosi on niemal 75% pytanych.

Kiedy reaktory w końcu powstaną? Trudno powiedzieć. Dzisiaj jednak plan to uruchomienie pierwszego w 2033 roku, a cały Polski program energetyki jądrowej to kilka bloków jądrowych, o łącznej mocy od 6 do 9 gigawatów.

***

Materiał powstał we współpracy reklamowej z Ministerstwem Klimatu i Środowiska @Polski Atom.

Wybrane źródła:

https://www.ipcc.ch/report/ar5/syr/

https://ourworldindata.org/land-use-per-energy-source

https://ourworldindata.org/grapher/death-rates-from-energy-production-per-twh

https://www.gov.pl/web/polski-atom/materialy-dla-dziennikarzy

https://www.gov.pl/web/polski-atom/poznaj-atomickich

https://www.gov.pl/web/polski-atom/ministerstwo-klimatu-i-srodowiska-przedstawia-rodzine-atomickich–rusza-kampania-edukacyjna-o-energii-jadrowej2

https://brainly.pl/zadanie/3305669

Autor

Tomasz Rożek

Z wykształcenia jestem fizykiem, a z zawodu dziennikarzem naukowym. Od lat tworzę markę Nauka. To Lubię, a dodatkowo kieruję działem naukowym w tygodniku Gość Niedzielny i współpracuję z wieloma mediami i redakcjami. Jestem szczęśliwym tatą bliźniaków: Zuzi i Janka oraz mężem Ani.
Zobacz również
Plaga demencji u młodych ludzi

Plaga demencji u młodych ludzi

18.06.2024 7:26

Podcasty NTL