Przemysł energetyczny jest jedną z najważniejszych gałęzi gospodarki, ponieważ decyduje o możliwościach rozwoju pozostałych branż. Bez energii elektrycznej, cieplnej i mechanicznej nie funkcjonowałyby zakłady przemysłowe czy transport. Nie mogłaby się odbywać mechanizacja rolnictwa. Trudno również wyobrazić sobie nasze codzienne życie bez elektryczności czy ogrzewania. Jako odbiorcy energii zazwyczaj postrzegamy ją jako energię użytkową – prąd lub ciepło. Rzadko zastanawiamy się, jakie jest jej pochodzenie, z czego została wytworzona. Tymczasem znanych jest wiele nośników energii.

Energię zgromadzoną we wszystkich zasobach naturalnych nieodnawialnych i odnawialnych określa się mianem energii pierwotnej. Nośnikami energii pierwotnejnośniki energii pierwotnejNośnikami energii pierwotnej są m.in. eksploatowane paliwa kopalne, kopalne pierwiastki promieniotwórcze oraz wiatr, słońce, wody (rzeczne, morskie czy geotermalne). Pozyskana energia pierwotna przetwarzana jest następnie w energię pochodną, którą jest energia elektryczna, cieplna lub mechaniczna.

RUyMblxcurcwM

Schemat przedstawia łańcuch energetyczny. Energia pierwotna czyli węgiel, gaz ziemny, ropa naftowa, uran, energia słoneczna zamieniana jest na energię wtórną lub końcową czyli koks, brykiet, olej opałowy, benzyna, prąd. To z kolei zamieniane jest na energię użytkową czyli ciepło i światło.

Bilans energetyczny świata i zmiany jego struktury

Zestawienie udziału poszczególnych źródeł energii pierwotnej w ogólnej produkcji energii elektrycznej, cieplnej oraz mechanicznej to bilans energetyczny.

Różne nośniki energii pierwotnej cechują się inną wydajnością i kalorycznością, dlatego w statystykach i zestawieniach porównawczych zapotrzebowania stosuje się przeliczniki energii. W tym celu wykorzystuje się tzw. paliwo umownepaliwo umownepaliwo umowne.

Analiza zestawienia nośników energii pierwotnej w ciągu ostatnich 200 lat ujawnia charakterystyczne trendy.

RpDVTuiiGFstC

Wykres przedstawia nośniki energii pierwotnej. Ropa naftowa do 1955 roku wynosiła poniżej 100. Potem wzrastała i w 2015 roku wyniosła 600. Węgiel zyskał na znaczeniu od 1980 roku i w 2015 roku wyniósł około 50. Gaz ziemny do 11970 roku wyniósł poniżej 100, następnie wzrastał i w 2015 roku wyniósł 400. Pierwiastki do 1980 roku wynosiły poniżej 100, następnie wzrastały i w 2015 roku wyniosły ponad 200. Słońce i pozostałe odnawialne cały czas wzrastały i w 2015 roku wyniosły około 100. Woda, biomasa i odpady oraz wiatr w porównaniu do innych nośników mają niewielkie znaczenie.

Do XIX wieku głównym nośnikiem energii pozostawało drewno, cechujące się jednak niewielką kalorycznością. Z chwilą rozpoczęcia się industrializacji konieczne stało się wykorzystanie bardziej wydajnych energetycznie zasobów. Uwagę zwrócono na surowce mineralne. Tak rozpoczęła się era węgla kamiennego, który na kolejne 150 lat stał się głównym źródłem energii mechanicznej i cieplnej.

Równocześnie jednak poszukiwano nowych źródeł energii. Już w połowie XIX wieku zainteresowano się tzw. olejem skalnym, czyli ropą naftową. Pierwsza na świecie kopalnia tego surowca powstała w Bóbrce k. Krosna. Prekursor wydobycia ropy i wytwarzania z niej nafty – Ignacy Łukasiewicz – nie przypuszczał zapewne, jaka rola przypadnie w przyszłości ropie naftowej. Odkrycie zasobnych roponośnych złóż w Ameryce Północnej rozpoczęło sukcesywny wzrost udziału płynnych węglowodorów w bilansie energetycznym świata. Skorelowane to było ze wzrostem wydobycia gazu ziemnego – towarzyszącego często złożom ropy naftowej.

Około 1955 roku łączny udział ropy naftowej i gazu zdeklasował węgiel kamienny. Znaczenie węgla stopniowo zaczęło maleć. Tendencja ta uległa niewielkiej zmianie na początku XXI wieku, głównie za sprawą intensywnego wydobycia w Chinach. W 2016 roku węgiel stanowił 28% energii pierwotnej.

R1FYMPGgRPy1W

Zdjęcie przedstawia elektrownię. Na pierwszym planie znajduje się płaski zielony teren z paroma drzewami. Dalej są dymiące kominy oraz budynek elektrowni.

W bilansie energetycznym od połowy XX wieku najważniejszym nośnikiem energii pozostaje ropa naftowa. Po chwilowym spadku znaczenia w latach 70. XX wieku, spowodowanym kryzysem energetycznym, udział ropy naftowej w bilansie energii pierwotnej wynosi obecnie 33%, a gazu ziemnego 23%.

Niewielkie znaczenie w globalnym bilansie przypada pierwiastkom promieniotwórczym – surowcom elektrowni atomowych. Jeszcze w latach 70. XX wieku uważano ten nośnik energii pierwotnej za przyszłość energetyczną świata, wieszcząc jej dynamiczny rozwój. Prognozy te nie spełniły się jednak i aktualny udział wynosi zaledwie 4,5%. Przyczyną są przede wysokie koszty budowy elektrowni atomowych. Do spadku zainteresowania energetyką atomową przyczyniły się również awarie tego typu elektrowni. Do najbardziej spektakularnych należą katastrofa elektrowni w CzarnobyluCzarnobylCzarnobylu w 1986 roku oraz awaria elektrowni FukushimaFukushimaFukushima w 2011 roku. Więcej na temat energetyki atomowej znajdziesz w materiałach: „Energetyka atomowa w Unii EuropejskiejDkwotGqhEnergetyka atomowa w Unii Europejskiej”, „Udział energetyki atomowej w produkcji energii elektrycznej świataDKUbFbKtrUdział energetyki atomowej w produkcji energii elektrycznej świata”, „Przyczyny rozwoju energetyki atomowejDRcK7CoCoPrzyczyny rozwoju energetyki atomowej”.

Prognozy zmian bilansu energetycznego

Małe znaczenie mają w globalnej strukturze energii pierwotnej źródła odnawialne – woda (7%), wiatr (1,6%) czy słońce (0,6%). Wydaje się jednak, że to od nich zależeć będzie przyszłość zarówno gospodarki, jak i środowiska przyrodniczego. Bez wzrostu ich udziału i zastąpienia przez nie paliw kopalnych nie będzie możliwy zrównoważony rozwójrozwój zrównoważonyzrównoważony rozwój świata. Obecnie duże znaczenie w globalnej strukturze energii elektrycznej mają konwencjonalne źródła energii, tj. węgiel kamienny, ropa naftowa, gaz ziemny, jednak szacuje się, że w roku 2050 udział energii pierwotnej z OZE będzie stanowić 60%.

RPpaBBt709le0

Wykres przedstawia prognozę zmian udziału nośników energii pierwotnej. W 1970 roku węgiel wyniósł 40% a w 2050 roku wyniesie ponad 10%. W 1970 roku gaz ziemny wyniósł 10% a w 2050 roku wyniesie 20%. W 1970 roku ropa naftowa wyniosła 20% a w 2050 roku wyniesie ponad 0%. W 1970 roku pierwiastki promieniotwórcze wyniosły ponad 0% a w 2050 roku wyniesie 10%. W 1970 roku woda wyniosła 30% a w 2050 roku wyniesie 10%. W 2000 roku wiatr wyniósł ponad 0% a w 2050 roku wyniesie 30%. W 2010 roku słońce wyniosło ponad 0% a w 2050 roku wyniesie ponad 20%. Pozostałe przez wszystkie lata wynoszą ponad 0%.

Zróżnicowanie produkcji energii pierwotnej

Na wykorzystanie różnych źródeł energii pierwotnej w poszczególnych krajach wpływa szeregu uwarunkowań, między innymi:

• wielkość zasobów surowców energetycznych – w krajach mających dostęp do bazy surowcowej wykorzystuje się konwencjonalne źródła energii do wytwarzania energii elektrycznej,

• cechy środowiska przyrodniczego (nasłonecznienie, siła wiatru, spadek rzek itp.) – w miejscach występowania dogodnych warunków przyrodniczych wykorzystuje się OZE do produkcji energii elektrycznej,

• zasoby kapitałowe – bogate państwa mogą sobie pozwolić na budowę np. elektrowni atomowych, a krajów uboższych (nawet posiadających na swoim terytorium zasoby uranu) na to nie stać,

• podejście do kwestii ekologicznych – w krajach wysoko rozwiniętych istnieje większa świadomość presji środowiskowej, a w związku z tym odchodzi się od konwencjonalnych źródeł energii na rzecz OZE,

• struktura gospodarki i wielkość zapotrzebowania (np. jej energochłonności),

• polityka energetyczna w poszczególnych krajach.

Słownik