Hogyan tudna 6 milliárd ember hozzájutni az európai életmód standard energiájához – 80 kWh naponta per fő, tiszta energiával? (A tanulmány megírásakor a Föld lakossága még 6 milliárd ember volt.)

Szél 

A világ kivételes pontjai, folyamatos szélfúvással, az USA középső államai (Kansas, Oklahoma); Saskatchewan, Canada; Argentína és Chile déli extrém szelei; északkelet Ausztrália; északkelet és északnyugat Kína; északnyugat Szudán; délnyugat Dél-Afrika; Szomália; Irán; és Afganisztán. És mindenhol a partok mentén, kivéve egy trópusi övezetet 60 fok szélességben az egyenlítő mentén. A globális becslésünkhöz, használjuk csak a Greenpeace és az European Wind Energy Association számait: „a világszinten elérhető szél erőforrás mennyiségét 53.000 TWh / évre becsülik.” Ez 24 kWh/nap per fő.



Vízerő 

Világméretben, a hidroelektromosság jelenleg kb. 1,4 kWh/nap per fő mennyiséggel járul hozzá az energiatermeléshez. A www.ieahydro.org weboldal szerint, az International Hydropower Association és az International Energy Agency becslése szerint, a világ technikailag lehetséges vízenergiai potenciája 14.000 TWh/év (6,4 kWh/nap per fő globálisan), amiből 8.000 TWh/év (3,6 kWh/nap per fő) jelenleg is gazdaságosan elérhető lenne a fejlesztés számára. A legtöbb potenciális fejlesztés Afrikában, Ázsiában és Latin-Amerikában található.



Árapály 

A világban néhány helyen árapály erőforrás található, mint a Severn folyó tölcsértorkolata az Egyesült Királyságban (figure 14.8). Argentínában két ilyen hely van: San Jose és Golfo Nuevo; Ausztráliában a Walcott Inlet; az USA és Kanada osztozik a Fundy-öblön; Kanadában van a Cobequid; Indiában van a Khambhat-öböl; az USA-ban Turnagain Arm és Knik Arm; Oroszországban a Tugur. És van a világon az árapálynak óriás változata is, egy hely, amit úgy hívnak Penzsinszk, Oroszországban, ami 22 GW erőforrást jelent – tízszer akkorát, mint a Severn folyóé! Kowalik (2004) úgy becsüli, hogy világszinten 40-80 GW árapály energiát lehetne generálni. 6 milliárd ember közt megosztva, ez 0,16-0,32 kWh/nap per főre jön ki.



Hullám
A hullámokból kivonható összes energiát úgy becsülhetjük meg, ha az alkalmas partvidék hosszát (durván 300.000 km) megszorozzuk a partok tipikus energia per egység hosszával (10 kW per méter): a durván becsült teljesítmény kb. 3000 GW. Feltételezve, hogy ennek a durván becsült energiának a 10 %-át a rendszerek felfogják, amik 50% hatékonyságúak az energia elektromossággá alakításában, a hullám erő 0,5 kWh/nap per fő energiát adhat a többihez.



Geotermikus energia 

D. H. Freeston (Auckland Geothermal Institute) szerint, a geotermikus energia összege átlagosan 4 GW, világméretben, 1995-ben – ami 0,01 kWh/nap per fő. Ha feltételezzük, hogy az MIT szerzőinek igaza volt, és feltételezzük, hogy az egész világ Amerikára hasonlít, akkor a geotermikus energia 8 kWh/nap per fő mennyiséget produkálhat.



Napenergia az energiaültetvényekből 

Az embereket mind izgalomba hozta, hogy az energiaültetvények, mint a jatropha, amiről azt mondták, nem kell a helyért az étellel versenyeznie, a pusztaságban is megteremnek. Az embereknek előbb a számokra kell nézniük, mielőtt izgalomba jönnek.

Még ha egész Afrikát teljesen befedné a jatropha ültetvény, az energia, amit megtermelnének, 6 milliárd ember közt megosztva, 8 kWh/nap per fő lenne (ami csupán egy harmada a mai globális olaj fogyasztásnak). Nem oldhatjuk meg olajfüggőségünket, ha jatrophára akarunk átállni!

Becsüljük fel az energia mennyiségét, amit az energiaültetvények tudnak adni az egész világnak: képzeljük el, hogy vesszük az összes szántóföldet, és az egészet bevetjük energianövényekkel. A világ földterületének jelenleg a 18%-a szántó- vagy termőföld – 27 millió km2. Ez 4500 m2 per fő, ha 6 milliárd között osztjuk fel. Feltételezve 0,5 W/m2 teljesítménysűrűséget, és elveszítve 33%-ot a feldolgozásban és termesztésben, úgy találjuk, hogy az energiaültetvények, teljesen elfoglalva az összes mezőgazdasági területet, 36 kWh/nap per fő energiát adnak. Na már most, ez talán egy alulbecslés, mivel, pl. a brazil cukornádnak 1,6 W/m2 a teljesítménysűrűsége, ez háromszor nagyobb, mint amennyit feltételeztem. OK, talán a brazil energiaültetvényeknek van némi jövője. Azonban szeretnék továbbmenni az utolsó lehetőséghez.



Szolár fűtés, fotovoltaikus szolár és a napenergia koncentrálása 

A szolár víz fűtés elismerése nem erőlteti meg az agyunkat. Majdnem mindenhol a világon működik. Kína a vezető ebben a technológiában. Több mint 100 GW szolár víz fűtés kapacitás van világszerte, és ennek több mint a fele Kínában.

A fotovoltaikus szolár rendszerek technikailag megvalósíthatók Európában, azonban túl drágának találhatjuk őket. Remélem, tévedek, nyilvánvalóan. Csodálatos lenne, ha a fotovoltaikus energia ára ugyanúgy zuhanna, ahogy a komputerek ára zuhant az utóbbi negyven évben.

Azt hiszem, hogy sok régióban a legjobb szolár technológia, elektromosság előállítására, a koncentrált napenergia. Feltesszük, hogy egymilliárd ember, Európában és Észak-Afrikában, ellátható lenne ország-méretű napenergia erőművekkel a sivatagokban, a Mediterrán térségben; és félmilliárd ember Észak-Amerikában ellátható lenne Arizona-méretű erőművel az USA és Mexikó sivatagaiban. Most itt hagyjuk házi feladatnak az olvasó számára, hogy megállapítson arra alkalmas sivatagokat, hogy segítsen a többi 4,5 milliárd embernek energiához jutni.



Az egyenleg
A nem-szolár számokat a következőképpen adhatjuk össze. Szél: 24 kWh/nap/fő; árapály: 0,3 kWh/nap/fő; hullám: 0,5 kWh/nap/fő; geotermikus: 8 kWh/nap/fő – a teljes összeg 36 kWh/nap/fő. A célunk az európai fogyasztás volt, ami 80 kWh/nap per fő. A konklúzió tiszta: a nem napenergián alapuló megújuló energia lehet „nagy,” de nem eléggé nagy. Hogy teljesítsük a tervet az összeg fényében, a napenergia egy vagy több formájára kell támaszkodnunk. Vagy nukleáris energiát kell használnunk. Netán mindkettőt.

A kis négyzet nagy pillanata. A 600 km szorozva 600 km-rel négyzet Észak-Amerikában, teljesen megtöltve koncentrált napenergia erőművekkel, elegendő energiát szolgáltatna, hogy 500 millió embert ellásson, az átlagos amerikai fogyasztás, 250 kWh/nap mellett. A térkép egy másik négyzetet is mutat, Afrikában, ami szintén 600-szor 600 km méretű. Feltételezem a 15 W/m2-es teljesítménysűrűséget. Egy sárga négyzet területe egy kicsit nagyobb, mint Arizona, (majdnem négyszer akkora, mint Magyarország) és 16-szor akkora, mint New Jersey. Minden nagy négyzetben egy kisebb, 145-ször 145 km-es négyzet mutatja, hogy mekkora terület szükséges a sivatagban – egy New Jersey (majdnem három és fél Pest megye) – hogy ellásson 30 millió embert, 250 kWh per nap per fő igény mellett.



Forrás: David JC MacKay; Sustainable Energy — without the hot air
Képek forrása: sarretikronika.hu, utajovobe.eu, solarthermalmagazine.com, mdpi.com, avatarenergia.com, desertification.wordpress.com, alternativenergia.hu, eyha.hu, evwind.es, David JC MacKay; Sustainable Energy — without the hot air
(Itt oktatási célból szerepelnek.)