Męczące szczegóły

Tak, wyrażam się nieprecyzyjnie. Ta książka jest tak naprawdę o entropii – dość problematycznym do wyjaśnienia zjawisku. Kiedy „zużywamy” jeden kilodżul energii, tym, co tak naprawdę robimy, jest wzięcie jednego kilodżula energii ze stanu o niskim poziomie entropii (np.: elektryczności) oraz zamiana go w dokładnie tę samą ilość energii, ale w innej formie, która zazwyczaj ma znacznie wyższy poziom entropii (np.: gorące powietrze lub gorąca woda). Mimo to, że „zużywamy” energię, ona tak naprawdę nadal istnieje. Nie możemy jednak „zużywać” energii bez końca. Tylko energia o niskim poziomie entropii jest dla nas przydatna .

Czasami rodzaje energii odróżnia się od siebie poprzez dodanie znaku do jednostki: jedna kWh(e) oznacza jedną kilowatogodzinę energii elektrycznej – energii najwyższego stopnia. Jedna kWh(c) to jedna kilowatogodzina energii cieplnej – np. energii zawartej w dziesięciu litrach wrzącej wody. Energia drzemiąca w przedmiotach o wysokiej temperaturze jest bardziej przydatna (niższa entropia) niż energia przedmiotów chłodnych. Trzecim rodzajem energii jest energia chemiczna. Jest ona ceniona równie wysoko jak energia elektryczna .

Mówienie o energii zamiast o entropii jest, co prawda, dość niechlujne, ale stanowi duże ułatwienie. Dlatego będziemy używać tego skrótu myślowego także w tej książce. Czasem jednak będziemy musieli przywołać się do porządku, na przykład kiedy będziemy omawiać tematy chłodzenia, elektrowni, pomp ciepła czy energii geotermalnej .

Czy nie porównujemy przypadkiem jabłek i pomarańczy? Czy ma sens porównywanie różnych rodzajów energii – na przykład energii chemicznej, zawartej w napędzanych benzyną samochodach z energią elektryczną, pochodzącą z turbin wiatrowych? Porównując zużywaną energię z energią realnie możliwą do wyprodukowania, nie twierdzę wcale, że wszystkie rodzaje energii są sobie równe i można je sobą zastępować. Energia elektryczna, wygenerowana przez turbinę wiatrową, na nic nie przyda się w silniku benzynowym. Tak samo benzyna będzie bezużyteczna do zasilania telewizora. W zasadzie energia może być transformowana z jednej formy w inną, jednak każda taka konwersja niesie ze sobą straty energii. Elektrownie spalające paliwa kopalne przetwarzają energię chemiczną w elektryczność (z wydajnością 30 – 45%), zaś huty aluminium zużywają energię elektryczną, by stworzyć produkt o wysokim poziomie energii chemicznej – aluminium (z wydajnością ok. 30%) .

W niektórych bilansach energii wyprodukowanej i zużytej wszystkie rozróżniane formy energii wyrażane są w tych samych jednostkach, jednak wcześniej podaje się konkretne przeliczniki – energia elektryczna pochodząca z elektrowni wodnych jest warta 2,5 razy więcej niż energia chemiczna pochodząca z ropy naftowej. To podbijanie wartości efektywnej energetycznie elektryczności może być uzasadnione w następujący sposób: 1 kWh prądu elektrycznego odpowiada 2,5 kWh ropy, ponieważ jeśli spalimy tyle ropy w tradycyjnej elektrowni, to uzyskamy zaledwie 40% z 2,5 kWh energii ropy, czyli 1 kWh prądu elektrycznego. W tej książce będę jednak zwykle używał konwersji „jeden do jednego” przy porównywaniu różnych form energii. Nie chodzi bowiem o to, że 2,5 kWh ropy jest zawsze nieodwołalnie równe 1 kWh elektryczności – taki jest akurat postrzegany przez nas współczynnik konwersji w naszym świecie, w którym energię ropy zamienia się w elektryczność. Owszem, konwersja energii chemicznej w elektryczną przeprowadzana jest z niską wydajnością. Można jednak również zamieniać energię elektryczną w chemiczną. W alternatywnym świecie (być może wcale nie tak odległym), gdzie istnieją relatywnie obfite zasoby energii elektrycznej, brakuje zaś energii chemicznej, moglibyśmy używać elektryczności do produkcji paliw płynnych. Rzecz jasna w takim świecie używalibyśmy zupełnie innych przeliczników – każda kWh benzyny kosztowałaby nas wtedy ok. 3 kWh energii elektrycznej! Myślę, że naukowym i ponadczasowym sposobem przeliczania oraz sumowania różnych rodzajów energii jest traktowanie 1 kWh energii chemicznej identycznie, jak 1 kWh energii elektrycznej .

Wybrany przeze mnie sposób porównywania różnych rodzajów energii „jeden do jednego” oznacza, że niektóre z wyników moich obliczeń mogą się nieco różnić od wyników innych osób. Przykładowo „Przegląd statystyczny zasobów i zużycia energii British Petroleum” traktuje 1 kWh energii elektrycznej jako ekwiwalent 100/38 ≈ 2,6 kWh ropy. Z drugiej strony rządowy Przegląd Statystyk Energetycznych Wielkiej Brytanii używa – tak jak ja – konwersji „jeden do jednego”. Jednak – podkreślę to raz jeszcze – wcale nie oznacza to, że można zamieniać jeden rodzaj energii bezpośrednio w inny. Zamiana energii chemicznej w elektryczną zawsze wiąże się ze stratą energii, podobnie jak zamiana energii elektrycznej w chemiczną .