Minden egyes évben 35 milliárd hordó olajat használnak fel világszerte.
Ez a fosszilis tüzelőanyagoktól való nagy mértékű függőség szennyezi a Földet,
és nem is fog örökké tartani.
Tudósok becslése szerint a világ olajának körülbelül 40%-át felhasználtuk már.
Jelenlegi becslések szerint, ilyen fogyasztás mellett
körülbelül 50 éven belül kifogyunk a földgázból és a kőolajból,
és körülbelül 100 éven belül a szénből is.
Másrészről viszont, bőséges napsugárzás, víz, és szél áll rendelkezésünkre.
Ezek megújuló energiaforrások, ami azt jelenti,
hogy nem tudjuk őket kifogyasztani hosszú idővel sem.
Mi lenne, ha le tudnánk cserélni a fosszilis tüzelőanyag-függőségünket
kizárólag megújuló energiára?
Évtizedek óta tűnődünk ezen a kérdésen,
de a megújuló energia még mindig csak 13%-át fedezi a szükségleteinknek.
A 100% eléréséhez
olcsó és elérhető megújuló energiára van szükségünk.
Ez nagy kihívást jelent még akkor is,
ha nem vesszük figyelembe a politikai oldalát, csak a tudományost és mérnökit.
Jobban megérthetjük a problémát, ha megértjük, hogyan használjuk az energiát.
A globális energiafelhasználás egy sokoldalú és komplex rendszer,
és a különböző részei különböző megoldásokat igényelnek.
Most viszont fókuszáljunk közülük kettőre, melyek ismerősek a mindennapi életből:
elektromosság és a folyékony üzemanyagok.
Az elektromosság működtet kohókat, lifteket, számítógépeket,
és mindenféle egyéb eszközöket otthon, a cégeknél, valamint az iparban.
Eközben a folyékony üzemanyagok kulcsfontosságú szerepet töltenek be
a közlekedés majdnem minden formájában.
Nézzük meg először az elektromossággal kapcsolatos részt.
A jó hír, hogy a jelenlegi technológiánk már elég fejlett ahhoz,
hogy kitermelje az energiát a megújulókból,
melyekből bőségesen áll a rendelkezésünkre.
A nap folyamatosan sugároz
mintegy 173 kvadrillió wattnyi napenergiát a Földre,
amely körülbelül tízezerszeresen fedezi jelenlegi igényeinket.
Becslések szerint egy néhány százezer négyzetkilométer kiterjedésű felület
képes lenne ellátni az emberiség jelenlegi energiaszükségleteit.
Tehát, miért nem építjük meg?
Azért, mert más akadályok is vannak az útban,
mint a hatékonyság
és az energiaszállítás kérdése.
A hatékonyság maximalizálásához
a napelemeket olyan területeken kell elhelyezni,
ahol egész évben sok a napsütés, mint például a sivatagok.
Csakhogy ezek messze találhatók a sűrűn lakott régióktól,
ahol magas az energiaigény.
Vannak más formái a megújuló energiának, melyeket tudnánk hasznosítani,
mint a hidroelektromos,
geotermikus,
és a biomassza,
de ezeknek szintén vannak fizikai és földrajzi korlátai.
Elvileg egy összekapcsolt elektromos hálózat,
amelynek a vezetékei behálózzák a bolygót,
lehetővé tenné az energia szállítását onnan, ahol megtermelik,
oda, ahol szükség van rá.
De egy ekkora méretű rendszer megépítése csillagászati összegekbe kerülne.
A költségeket csökkenthetjük magas szintű technológiák fejlesztésével,
melyekkel hatékonyabban állítunk elő energiát.
Az energiaszállításhoz szükséges infrastruktúrának is
drasztikusan meg kellene változnia.
Napjaink elektromos vezetékei mintegy 6-8%-os veszteséggel szállítanak energiát,
a vezeték anyagának ellenállási vesztesége miatt.
A hosszabb elektromos vezetékeken nagyobb lenne az energiaveszteség.
A szupravezetők jelenthetnének egy megoldást erre.
Ezek az anyagok veszteség nélkül képesek energiát szállítani.
Sajnálatos módon azonban csak alacsony hőmérsékletre hűtve működnek,
amely energiát igényel, ez pedig pont a céllal ellentétes.
Ennek a technológiának a használatához
szükség volna új szupravezetők felfedezésére,
melyek szobahőmérsékleten működnek.
Mi a helyzet a rendkívül fontos olaj alapú folyékony üzemanyagokkal?
A tudományos kihívás itt az, hogy el tudjuk tárolni a megújuló energiát
egy könnyen szállítható formában.
Nemrég sikerült fejlődnünk a lítium-ion akkumulátorok gyártásában,
amelyek könnyű súlyúak, és magas az energiasűrűségük.
De még így is, a legjobb közülük is csak nagyjából 2,5 megajoule/kg-ot tud tárolni.
Ez körülbelül hússzor kevesebb, mint az egy kilogramm üzemanyagban tárolt energia.
Hogy valóban versenyképesek legyenek,
az autó-akkumulálok sokkal több energiát kéne tárolniuk, pluszköltség nélkül.
A kihívások csak növekednek a nagyobb szállítók, mint a hajók és repülők esetén.
Egy Atlanti-óceán átrepüléshez egy repülőnek
nagyjából 1000 tonna súlyú akkumulátorra lenne szüksége.
Ez pedig szintén egy technológiai ugrást igényel új anyagok,
nagyobb energiasűrűség,
és jobb tárolókapacitás irányába.
Egy ígéretes megoldás lehetne, ha megtalálnánk
a napenergia kémiai energiává alakításának hatékony módját.
Ez már épp folyamatban van a laborokban,
de ennek a hatékonysága még mindig túl alacsony ahhoz, hogy piacra tudják dobni.
Új megoldásokhoz sok kreativitásra, innovációra,
és erős ösztönzőkre van szükség.
A megújuló energiára való átállás komplex probléma,
mely magában foglal technológiát, közgazdaságtant és politikát.
A feladat kezelése a felállított prioritási sorrendtől függ,
melyet e komplex probléma megoldásakor felállítunk.
De optimisták lehetünk, hogy sikerülni fog.
A legjobb tudós elmék szerte a világon dolgoznak ezeken a problémákon,
és úttörő eredményekre jutnak nap mint nap.
Sok kormány és vállalat pedig olyan technológiákba fektet be,
melyek összegyűjtik a körülöttünk mindenhol jelenlévő energiát.