Kiedy rozpoczęła się rewolucja przemysłowa,
liczba pokładów węgla skrytego pod glebami
Wielkiej Brytanii w formie pojedynczych węgielków, była tak duża,
jak tego surowca występująca w Arabii Saudyjskiej w postaci ropy.
Ten węgiel stał się "źródłem zasilania" rewolucji przemysłowej.
i uczynił Brytanię "Wielką".
To dzięki niemu Zjednoczone Królestwo cieszyło się dominacją na świecie.
W roku 1918 produkcja węgla w Wielkiej Brytanii osiągnęła szczyt
i odtąd zaczęło spadać jego wydobycie.
Później Anglia zaczęła korzystać ze złóż ropy oraz gazu
z Morza Północnego, i w roku 2000
produkcja ropy i gazu z tego obszaru
również osiągnęła apogeum, a obecnie złoża te również są na wyczerpaniu.
Nasze dywagacje nad możliwym skończeniem się
łatwo dostępnych, lokalnych, bezpiecznych paliw kopalnych
są motywacją do zadania pytania: "Co będzie później?"
Jak będzie wyglądać nasze życie po wyczerpaniu złóż?
Powinniśmy myśleć intensywnie nad tym,
czym da się zastąpić paliwa kopalne.
Inna motywacją do rozmyślań jest oczywiście zmiana klimatu.
Kiedy rozmawia się o życiu po ich wyczerpaniu,
i skutkach zmiany klimatu,
słyszy się dużo owijania w bawełnę, nowomowy i kłamliwego marketingu.
Jako fizyk czuję obowiązek, by spróbować
wyprowadzić ludzi z tego pustosłowia i pomóc im
zrozumieć działania, które naprawdę robią różnicę
i pomóc skupić się na pomysłach, które mają sens.
Pozwólcie, że zilustruję to, co fizycy nazywają
przybliżoną kalkulacją.
Kochamy je.
Zadajesz pytanie, skrobiesz liczby
i masz odpowiedź.
To nie jest dokładna metoda, ale wyniki mogą nas zaciekawić.
Więc wyobraźcie sobie, że ktoś mówi:
"Możemy poradzić sobie bez paliw kopalnych.
Problem rozwiążą biopaliwa.
Transport? Nie potrzebujemy już ropy!"
Załóżmy, że biopaliwa dla samochodów korzystających z danej trasy
uprawiamy na jej poboczu.
Jak bardzo szerokie musiałoby ono być?
Ubierzmy to w liczby.
Załóżmy, że samochód jedzie z prędkością 60 mil na godzinę,
zużywając 30 mil na galon.
Jest to średnia europejska dla nowych samochodów.
Powiedzmy, że wydajność takiej plantacji biopaliwa
to 1200 litrów na hektar rocznie.
To prawda dla europejskich biopaliw.
Wyobraźmy sobie, że samochody są rozmieszczone co 80 metrów
i nieustannie jeżdżą tą trasą.
Jej długość nie ma znaczenia,
bo im dłuższa droga, tym więcej mamy bioplantacji.
Co z tymi liczbami?
Cóż, weźmy pierwszą liczbę i podzielmy ja przez
pozostałe trzy. Otrzymamy 8 kilometrów.
To nasza odpowiedź.
Tak szeroka powinna być nasza plantacja
przy naszych pozostałych założeniach.
Może teraz zastanawiacie się,
czy to będzie takie proste, jak się zdawało.
Nasz wynik może sugerować, że mamy do czynienia z problemem
dotyczącym potrzebnego obszaru, i o tym będę mówił.
Chciałbym pomówić o terenach lądowych.
Czy naszym problemem jest tu obszar?
Odpowiedź jest twierdząca, ale to zależy od kraju.
Zacznijmy od Zjednoczonego Królestwa,
ponieważ tu dziś jesteśmy.
Zużycie energii Zjednoczonego Królestwa
nie tylko w ramach transportu, ale całkowite,
chciałbym oszacować w żarówkach.
To jakbyśmy mieli włączonych 125 żarówek,
co daje nam 125 kilowatogodzin dziennie na osobę.
To jest właśnie skala konsumpcji energii w Anglii.
Wydzielmy z tego 40 żarówek dla transportu,
40 dla ogrzewania
i 40 żarówek do generowania energii elektrycznej.
W porównaniu z tym
inne zapotrzebowania energetyczne to nieznaczna część.
Ślad węglowy jest jeszcze większy, jeśli wziąć pod uwagę
energię wykorzystaną na to, co importujemy.
Około 90% tej zużytej energii
pochodzi z paliw kopalnych, a tylko 10% z innych,
może bardziej ekologicznych źródeł,
jak energia jądrowa i odnawialne źródła energii.
Tak to wygląda w Wielkiej Brytanii, gdzie gęstość zaludnienia
to 250 osób na kilometr kwadratowy.
Teraz pokażę inne kraje,
używając tych miar.
Na pionowej osi będzie liczba żarówek,
skala naszego zużycia energii,
czyli 125 żarówek na osobę,
co oznacza ta niebieska kropka,
pokazująca obszar Wielkiej Brytanii.
Gęstość zaludnienia jest na osi poziomej.
Tu mamy 250 osób na kilometr kwadratowy.
Dodajmy kraje europejskie zaznaczone na niebiesko,
i wtedy zobaczymy, że jest tutaj różnorodność.
Powinienem podkreślić, że obie te osie
są logarytmiczne.
Kiedy podążamy od paska do paska, współczynnik wzrasta o 10.
Następnie dodajmy Azję na czerwono,
Środkowy Wschód i Północną Afrykę na zielono,
Afrykę subsaharyjską na niebiesko.
To czarne to Południowa Ameryka,
fioletowy to Środkowa Ameryka,
a na żółto mamy Północną Amerykę,
Australię i Nową Zelandię.
I tutaj widzimy wielkie zróżnicowanie gęstości populacji
oraz zużycia energii na mieszkańca.
Kraje te znacznie się od siebie różnią.
Na górze po lewej mamy Kanadę oraz Australię
z ogromnymi połaciami lądu i dużym zużyciem energii,
od 200 do 300 żarówek na osobę,
przy bardzo niskiej gęstości zaludnienia.
Na górze po prawej Bahrajn ma to samo zużycie energii
na osobę, co Kanada,
ponad 300 żarówek,
lecz ich gęstość zaludnienia to współczynnik 300 razy większy,
1000 ludzi na kilometr kwadratowy.
Bangladesz, w prawym dolnym rogu, ma tę samą gęstość zaludnienia
co Bahrajn, jednakże konsumpcję na osobę 100 razy mniejszą.
W lewym dolnym rogu nic nie ma.
Było tu kiedyś wiele osób.
Ten diagram ma inne ważne przesłanie.
Dodałem niebieski ogonek za Sudanem, Libią, Chinami,
Indiami i Bangladeszem.
To daje nam 15 lat postępu.
Gdzie te kraje były 15 lat temu, i gdzie teraz są?
Wniosek z tego jeden, większość krajów zmierza na prawo.
Wschodzą na osi,
większa gęstość zaludnienia
i wyższe zużycie na osobę.
Więc możliwe, że będziemy w prawym górnym rogu.
Nieco nietypowe, Wielka Brytania w towarzystwie
Niemiec, Japonii, Południowej Korei, Holandii
oraz kilku innych nietypowych krajów,
ale wiele innych narodowości pnie się ku górze
do prawego rogu, by do nas dołączyć,
więc jesteśmy wizją tego, jak przyszłe zużycie energii
może również wyglądać w innych krajach.
Dodajmy do diagramu różowe linie,
które biegną w dół i w prawo.
To linie równego zużycia energii
na jednostkę powierzchni, mierzonego w watach na metr kwadratowy.
Ta środkowa linia,
0,1 wata na metr kwadratowy, to zużycie energii
na jednostkę powierzchni Norwegii, Arabii Saudyjskiej, Meksyku na fioletowo,
oraz Bangladeszu 15 lat temu.
Zauważcie, że połowa populacji świata żyje w krajach,
które są już nad tą linią.
Wielka Brytania zużywa 1,25 watów
na metr kwadratowy.
Więc Niemcy oraz Japonia zużywają troszkę więcej.
A co nam to mówi?
Tymi samymi jednostkami możemy zmierzyć energię odnawialną
oraz inne formy wyprodukowanej energii.
Odnawialne źródła to jeden z pionierskich pomysłów
na to, jak zmniejszyć zużycie paliw kopalnych z 90%.
Czas na źródła odnawialne.
Rośliny energetyczne dostarczają pół wata na metr kwadratowy
w europejskim klimacie.
Co to znaczy? Mogliście się spodziewać
takiego efektu, kiedy mówiłem o plantacji biopaliw
chwilę temu.
Zużywamy 1,25 wata na metr kwadratowy.
To znaczy, że jeśli obsadzimy całą Anglię roślinami energetycznymi,
i tak nie sprostamy dzisiejszemu zapotrzebowaniu na energię.
Siła wiatru produkuje trochę więcej,
2,5 wata na metr kwadratowy, ale to tylko dwa razy więcej
niż 1,25 na metr kwadratowy,
co znaczy, że jeśli zechcemy pokryć zapotrzebowanie na energię
stosując tylko elektrownie wiatrowe,
musielibyśmy nimi pokryć połowę Zjednoczonego Królestwa.
Mam dane na poparcie wszystkich tych twierdzeń.
Następnie spójrzmy na energię słoneczną.
Panele słoneczne położone na dachu
w Anglii dają nam około 20 watów na metr kwadratowy.
Żeby wycisnąć wszystko z paneli słonecznych,
musisz podążać za tradycyjną metodą bawarską.
Czyli panele umieszczamy nie tylko na dachu,
ale też na okolicznych polach.
Z z powodu luk między panelami
parki solarne dostarczają tylko 5 watów
na metr kwadratowy powierzchni lądowej.
Taki park solarny w Vermont, ze sprawdzonymi danymi,
dostarcza 4,2 wata na metr kwadratowy.
Tutaj mamy 125 watów na metr kwadratowy,
farmy wiatrowe 2,5, parki solarne około 5.
Czyli którego źródła odnawialnego nie wybrać,
obojętnie jakie zastosujemy ich połączenie,
jeśli masz zamiar zasilić nim Wielką Brytanię,
musisz pokryć około 20-25% powierzchni kraju
tymi odnawialnymi źródłami.
Nie mówię, że to zły pomysł.
Ważne są obliczenia.
Kocham źródła odnawialne, nie jestem im przeciwny.
Ale kocham także arytmetykę. (Śmiech)
Umieszczanie elektrowni słonecznych na pustyniach
daje więcej energii na metr,
bo nie ma problemu zachmurzenia.
Obiekt tego typu dostarcza 14 watów na metr kwadratowy,
ten 10 watów na metr kwadratowy,
a ten w Hiszpanii 5 watów na metr kwadratowy.
Hojnie szacując wydajność energii słonecznej,
uważam, że może dostarczyć 20 watów na metr kwadratowy,
a to już coś.
Oczywiście, Wielka Brytania nie ma żadnych pustyń.
Jeszcze. (Śmiech)
Więc takie mamy podsumowanie.
Źródła odnawialne, choć je kocham, są rozproszone.
Mają małą moc na jednostkę powierzchni
i musimy z tym żyć.
A to oznacza, że jeśli chcemy, żeby źródła odnawialne
zrobiły znaczną różnicę dla takich krajów
jak Wielka Brytania, w skali dzisiejszego zużycia,
musimy wyobrazić sobie odnawialne źródła
rozmiarów kraju. Nie całego,
lecz pokaźnej frakcji.
Istnieją również inne możliwości generowania energii,
które nie wymagają paliw kopalnych.
Jak na przykład energia jądrowa.
Na mapie elektrownia Sizewell B
mieści się w niebieskim kilometrze kwadratowym.
To jeden gigawat na kilometr kwadratowy,
co daje około 1000 watów na metr kwadratowy.
Według tej miary energia jądrowa
nie jest tak narzucająca się jako źródła odnawialne.
Oczywiście inne miary też mają znaczenie,
a energia jądrowa nie kojarzy się dobrze.
Ale to samo dotyczy źródeł odnawialnych.
Oto zdjęcie z procesu oceny realiów społecznych
w małym mieście Penicuik za Edynburgiem.
Widać na nim dzieci świętujące
spalenie wizerunku wiatraka.
Znajdą się ludzie przeciwni wszystkiemu,
więc na wszelki wypadek trzeba mieć różne rozwiązania.
Co taki kraj jak Wielka Brytania może zrobić po stronie podaży?
Możliwości widzę trzy:
źródła odnawialne, uznając że muszą one być
zbliżone do wielkości kraju; korzystanie z odnawialnych za granicą,
czyli konieczność dogadania się
z ludźmi z lewej górnej strony diagramu.
"Nie chcemy odnawialnych źródeł energii u nas.
Możemy zamiast tego postawić je na waszym podwórku?"
To nie żart.
Tak świat może rozwiązać ten problem.
Więc kraje takie jak Australia, Rosja, Libia, Kazachstan,
mogą stać się naszymi przyjaciółmi w produkcji źródeł odnawialnych.
Trzecia opcja to energia jądrowa.
To jakieś rozwiązania dla podaży.
Oprócz dźwigni dostaw, którą możemy pchnąć,
pamiętajmy, że potrzebujemy ogromnej ilości,
ponieważ w tej chwili paliwa kopalne to 90% naszej energii.
Oprócz tych dźwigni możemy rozmawiać o innych sposobach
rozwiązania tego problemu, mianowicie możemy zmniejszyć popyt,
i to jest równoznaczne z redukcją populacji.
Nie jestem pewny, jak tego dokonać.
Można też zredukować zapotrzebowanie na osobę.
Pogadajmy o jeszcze trzech dużych dźwigniach,
które mogą pomóc po stronie zapotrzebowania.
Po pierwsze, transport. Fizyka mówi wyraźnie,
jak zredukować zapotrzebowanie energii w transporcie.
Często się słyszy, że technologia naprawi wszystko.
Zbudujemy 100 razy bardziej wydajne maszyny.
To bliskie prawdy. Pozwólcie, że zademonstruję.
Zapotrzebowanie energetycznie tego przeciętnego czołu tutaj
to 80 kilowatogodzin na ludzkie 100 kilometrów.
Taka jest średnia europejskich samochodów.
80 kWh. Czy można uzyskać 100 razy lepszy wynik
poprzez zastosowanie powyższych zasad fizyki?
Tak, rozwiązanie to rower, 80 razy lepszy pod względem zapotrzebowania na energię
i napędzany biopaliwem - jedzeniem.
(Śmiech)
Są też rozwiązania pośrednie,
bo ta młoda pani może nie zgodzić się na taką zmianę stylu życia.
Więc, kiedy przekonamy ją, żeby wybrała pociąg,
wciąż bardziej wydajny niż samochód,
ale to i tak zmiana.
Mamy też samochody ekologiczne.
Pomieszczą jednego nastolatka
oraz jest krótszy niż pachołek
i jest prawie tak wydajny jak rower,
o ile prowadzisz go z prędkością 15 mil na godzinę.
Bardziej realistyczne opcje pośrednie
w dziedzinie transportu to elektryczne pojazdy,
elektryczne rowery i elektryczne samochody w środku,
do 4 razy bardziej wydajne energetycznie
niż standardowy, napędzany benzyną czołg.
Następne zagadnienie to dźwignia ogrzewania.
Ogrzewanie to trzecia część zużycia energii w Wielkiej Brytanii,
z której wiele zmierza do naszego domu
i innych budynków, i służy do ogrzewania pomieszczeń i wody.
Tutaj z kolei mamy typowy brytyjski dom.
To mój dom, z Ferrari na podjeździe.
Co możemy z nim zrobić?
Prawa fizyki mamy tutaj jasne.
Opisują, jak zapotrzebowanie na energię potrzebną do ogrzewania
zmienia się w związku z naszą kontrolą.
Możemy kontrolować różnicę temperatur
pomiędzy wnętrzem a środowiskiem zewnętrznym
i mamy też urządzenie zwane termostatem.
Po jego chwyceniu i obróceniu w lewo
zużycie energii w domu zmniejszy się.
Próbowałem. Niektórzy ludzie nazwą to zmianą stylu życia.
Możecie również użyć włókna szklanego, by doszczelnić budynek.
Włożyć je w ściany, ułożyć pod dach,
we frontowe drzwi i tak dalej.
Należy podkreślić, że to pozwoli zaoszczędzić pieniądze.
To dobre rozwiązanie, ale smutna prawda jest taka,
że rozwiąże to tylko około 25% nieszczelności budynku.
To jest dobry pomysł.
Jeśli będziesz chciał zbliżyć się do szwedzkich
standardów budowniczych z domami na czele jak ten,
musisz zainstalować izolację wewnętrzną w budynku,
jak pokazano to w tym Londyńskim bloku.
Bardziej wydajne jest zastosowanie pomp ciepła,
które, zużywając mało prądu,
przemieszczają ciepło z ogrodu do domu.
Trzecim sposobem na ograniczenie zużycia energii
jest odczytywanie liczników.
Mówi się o o inteligentnych licznikach, ale sami sobie z tym poradzimy.
Inteligentnie użyj oczu i zacznij odczytywać licznik.
W moim przypadku zmieniło to moje życie.
Zrobiłem taki wykres.
Pisałem książkę o zrównoważonej energii,
kiedy kolega spytał, ile zużywam jej w domu.
Byłem zażenowany, bo nie miałem pojęcia.
Odtąd odczytuję licznik co tydzień.
Stare odczyty widnieją
w górnej połowie wykresu.
Rok 2007 jest na zielono w dolnej części.
Czytanie licznika dużo zmieniło,
bo zacząłem eksperymentować i zobaczyłem, co ile zużywa.
Moje zużycie gazu spadło,
bo zająłem się termostatem i programatorem ogrzewania.
Płacę teraz o połowę mniejsze rachunki za gaz.
Identycznie jest ze zużyciem energii elektrycznej.
Kiedy wyłączymy odtwarzacze DVD, system dźwiękowy,
oraz nieużywany komputer, rzeczy, które działały non-stop,
i włączymy tylko, kiedy potrzeba,
zmniejszymy nasze rachunki za prąd o jedną trzecią.
Potrzebujemy tylko planu.
Opisałem 6 największych rozwiązań. Musimy coś zrobić,
bo 90% naszej energii pochodzi z paliw kopalnych.
Musimy się mocno ograniczać w większości tych dziedzin, jeśli nie we wszystkich.
Większość rozwiązań ma ograniczoną popularność.
Jeśli istnieje jakiś aspekt, w którym nie chcesz się ograniczać,
zapamiętaj, że to znaczy,
że musisz wykonać większy wysiłek w pozostałych obszarach.
Dlatego jestem zwolennikiem prowadzenia dorosłych rozmów,
które bazują na liczbach i faktach.
Zamknę prelekcję tę mapą, która ilustruje,
ile terenu byłoby potrzebne,
żeby uzyskać 16 żarówek na osobę
z czterech ze wszystkich możliwych źródeł.
Jeśli chcecie otrzymać 16 żarówek,
pamiętajcie, że dzisiaj zapotrzebowanie jest równe 125 żarówkom.
Jeśli chcecie otrzymać 16 żarówek z wiatru, ta mapa obrazuje rozwiązanie
dla Wielkiej Brytanii, 160 elektrowni wiatrowych,
każda na 100 kilometrach kwadratowych.
I to byłby 20-krotny wzrost
w porównaniu do dzisiejszego uzysku z tego źródła.
Energia jądrowa, by otrzymać 16 żarówek na osobę,
potrzebuje 2 gigawatów na każdą z fioletowych kropek.
To czterokrotny wzrost
w porównaniu z dzisiejszym stopniem wykorzystania energii jądrowej.
Biomasa, by otrzymać 16 żarówek na osobę,
potrzebuje obszaru około połowy wielkości Walii,
w naszym lub w innym kraju,
najlepiej w Irlandii, ale nie koniecznie. (Śmiech)
Czwartą opcją wsparcia jest koncentracja elektrowni słonecznych
na pustyniach innych narodów.
Jeśli chcemy z nich uzyskać 16 żarówek,
musimy mówić o 8 sześciokątach w prawym dolnym rogu.
Suma powierzchni tych sześciokątów
to odpowiednik 2 obszarów regionu Wielki Londyn na czyjejś Saharze,
i potrzebujemy przewodów w Hiszpanii
oraz Francji, by przetransportować prąd z Sahary do Surrey.
Potrzebujemy spójnego planu.
Musimy przestać krzyczeć i zacząć rozmawiać,
i jeśli uda nam się przeprowadzić dorosłą rozmowę,
zrobić plan, który obejmie wszystko i zbuduje fundamenty,
może ta niskoemisyjna rewolucja
będzie samą przyjemnością. Dziękuję za uwagę.
(Brawa)