Krótka historia energii

“Gdyby nie mężczyźni to świat w ogóle nie ruszyłby z miejsca. Historia postępu, to historia
mężczyzn.” - rzekł Albercik w Seksmisji. To samo możemy powiedzieć o energii - gdyby nie
dostępność źródeł energii świat nie ruszyłby z miejsca - historia postępu to historia energii.

Starożytność. Ludzie nauczyli się posługiwać ogniem bardzo dawno temu, przypuszczalnie
500 000 lat przed Chrystusem (całkowicie jednak pewnych dowodów posługiwania się
ogniem (ślady ognisk) dostarczają znaleziska w Czoukoutien (Chiny) pochodzące sprzed 300
tysięcy lat, umiejętność rozniecana ognia liczy zapewnie ok 100 tys lat). W tych
prehistorycznych czasach, zapotrzebowanie człowieka na energię było skromne. Słońce
dostarczało ciepła, a kiedy go nie było ludzie palili drzewo, słomę lub wysuszony nawóz. Z
rysunków znalezionych w jaskiniach wiemy że kobiety i mężczyźni w epoce kamiennej
(około 30 000 lat temu) spalali drzewo w celu przygotowania posiłków, ogrzania i oświetlenia
jaskiń i chat. Poszczególne epoki historycznych – kamienia, żelaza i brązu wiążą się z
opanowaniem przez człowieka umiejętności wykorzystania energii do uzyskania tych
surowców.

Umiejętność posługiwania się ogniem i jego rozniecania była najważniejszym wynalazkiem
epoki prehistorycznej. Ogień był źródłem ciepła, światła, umożliwiał przygotowywanie
potraw i zapewniał ochronę przed dzikimi zwierzętami. Pierwszym paliwem było drewno.

Zmiany w sposobie uzyskiwania i wykorzystania energii zaszły wraz z porzuceniem przez
ludzi wędrownego trybu życia. Zaczęła się rozwijać agrokultura – człowiek nauczył się jak
zamieniać energię słońca bezpośrednio w płody rolne.

Inną wczesną formą energii, używaną do dzisiaj jest praca zwierząt. Konie, woły, wielbłądy,
osły – ich siła może być użyta do transportu, pracy na roli, napędu maszyn do mielenia zboża
czy też pompowania wody. Wykorzystywano również siłę ludzkich mięśni: statki wojenne
Rzymian 260 lat przed Chrystusem były napędzane przez 170 wprawionych wioślarzy!

Ok 6-7 tys lat p.n.e. nastąpiło udomowienia bydła - umożliwiło to zastosowanie siły
pociągowej zwierząt do wprawiania w ruch narzędzi rolniczych

Około 5 000 lat przed naszą erą energia wiatru była wykorzystywana do napędu statków na
Nilu, a kilka wieków przed narodzinami Chrystusa Chińczycy zbudowali wiatraki które
służyły im do pompowania wody. Około roku 600 n.e. Persowie zastosowali wiatraki o
mielenia ziarna…

Wykorzystanie energii wody płynącej w rzekach również ma bardzo długą historię. W
starożytnej Grecji, około 4000 lat p.n.e., turbiny wodne zastosowano do napędzania różnych
maszyn takich jak młyny, miechy kowalskie, itp.

Jednym z pierwszych zastosowań jakie znalazła energia słoneczna była wojskowość.
Archimedes miał rzekomo użyć ogromnych luster skupiających promienie słoneczne
przeciwko Rzymskim okrętom oblegającym Syrakuzy (około 240 r. p.n.e.).

Bitwa morska pod Akcjum - 31

r. p.n.e. Okręty wojenne Imperium Rzymskiego napędzane były głównie siłą mięśni
wioślarzy. Zakładając, że dorosły mężczyzna za pomocą rąk jest w stanie generować ok
100W mocy a załoga liczy 80 wioślarzy, okręt posiadał napęd o mocy 8kW. To dwukrotnie
mniej niż moc silnika… małego fiata. Obraz namalowany przez Lorenzo A. Castro, w 1672 r.

Z paliw kopalnych węgiel ma najdłuższą historię. Chińczycy używali węgla już około 3000
lat temu, natomiast Rzymianie używali węgla w Anglii około 100 – 200 r. n.e. W 1298 roku
słynny odkrywca Marco Polo opublikował książkę o swoich podróżach do Chin, w której
pisał o „dużych czarnych kamieniach które się palą jak węgiel drzewny.” Obecnie węgiel jest
jednym z najważniejszych źródeł energii dla ludzkości.

Energia w XVII wieku. Kiedy ludzie odkryli jak pożyteczny może być węgiel, rozpoczęli
poszukiwanie złóż tego surowca i okazało się że występuje on dość powszechnie. W połowie
XVII wieku w Anglii wydobycie węgla było świetnym interesem – eksportowano go do
całego świata. Pod koniec wieku ludzie nauczyli się uszlachetniać węgiel (usuwać siarkę),
dzięki czemu spalał się w większej temperaturze. To z kolei upowszechniło użycie węgla do
wytopu metali, do czego wcześniej używano węgla drzewnego.

Wiek XIX. Do XIX wieku znaczna część lasów w Europie była już wycięta co zaowocowało
deficytem drzewa. Zwiększyło to znaczenie węgla, i spowodowało intensywne poszukiwanie
i eksploatacje jego nowych złóż. Kolejnym impulsem zwiększającym rolę węgla było
wynalezienie silnika parowego przez Thomasa Newcomena w 1712 r., który został użyty do
wypompowywania wód gruntowych z kopalń. Przedtem kopalnie były osuszane za pomocą
wiader wyciąganych sznurami na powierzchnie co było szalenie nie efektywne. James Watt
ulepszył maszynę parową w 1765 r., dzięki czemu mogła ona służyć nie tylko to pompowania
wody ale także do napędu wielu innych maszyn.

Znaczenie wynalazku Thomasa Newcomena polegało na tym, że po raz pierwszy energia
cieplna uzyskana podczas spalania paliwa została zamieniona ruch. Wcześniej aby uzyskać
energię ruchu trzeba było zbudować wiatrak lub turbinę wodną. Stało to się impulsem do
konstrukcji wielu nowych maszyn.

W 1799 roku włoski wynalazca Alessandro Volta zbudował pierwszą baterię, i tym samym dał
światu pierwsze źródło energii elektrycznej. Od jego nazwiska nazwano jednostkę napięcia
elektrycznego – obecnie w naszych gniazdkach mamy dostępną energię elektryczną o
napięciu 230 volt.

Wiek XIX – epoka maszyny parowej. W XIX wieku świat rozwijał się coraz szybciej.
Pojedynczy silnik parowy potrafił wówczas dostarczyć energii zastępującej prace 200 ludzi.
W całej Anglii fabryki rozwijały się fabryki z maszynami napędzanymi silnikiem parowym,
produkujące tekstylia, meble i wiele innych rzeczy, których ręczna produkcja do tej pory była
niezwykle pracochłonna. Wraz z masową produkcją spadły także ceny, dzięki czemu więcej
ludzi było stać na te produkty – rósł więc rynek i kwitł eksport. Ten ciągły, nieprzerwany
wzrost produkcji przemysłowej został nazwany rewolucją przemysłową i szybko ogarnął całą
Europę Zachodnią i Amerykę Północną.

Po raz pierwszy w historii energia mogła być użyta w dowolnym miejscu, czasie i w dowolnej
niemal ilości. Wcześniej ludzie zależeli od energii wiatru czy płynącej wody co powodowało
że maszyny (np. młyny) mogły być budowane tylko w określonych miejscach. Energia
powoli zaczęła być postrzegana jako dobro dostępne wszędzie gdzie tylko jest na nią
zapotrzebowanie.

Oprócz fabryk silnik parowy znalazł także inne zastosowania. W 1804 roku została
zbudowana pierwsza lokomotywa parowa, a w trzy lata później pierwszy statek parowy. W
tym samy czasie zaczęto wykorzystywać gaz ziemny do oświetlania fabryk. W 1807 roku po

raz pierwszy użyto nafty (odzyskanej z węgla) do jako paliwo dla ulicznych latarni w
Londynie.

Jednym z najważniejszych praktycznych zastosowań maszyny parowej była lokomotywa.
Pierwsze pociągi ruszyły na trasy na początku XIX wieku, dokonując prawdziwej rewolucji w
transporcie lądowym. W 1869 r. ukończono budowę linii kolejowej łączącej wschodnie i
zachodnie wybrzeże Stanów Zjednoczonych. Za wynalazcę współczesnego parowozu uważa
się George Stephensona. Jego parowóz Rakieta (Rocket) z 1829 stał się pierwowzorem
wszystkich dalszych konstrukcji.

Przez cały wiek silnik parowy był wciąż rozwijany i ulepszany co owocowało wzrostem jego
mocy. Pod koniec wieku silnik parowy potrafił dostarczyć energię równą energii 6000 ludzi.

W połowie XIX wieku ludzie zaczęli eksperymentować z generatorami elektrycznymi
napędzanymi przez turbiny wodne (wykorzystujące energię przepływającej wody w rzece) a
pod koniec wieku z generatorami napędzanymi przez wiatraki. W 1860 Francuz Auguste
Mouchot po raz pierwszy wykorzystał energię słońca do wytworzenia pary, która z kolei
posłużyła mu napędzania małego silnika parowego. W 1880 roku ruszyła pierwsza
elektrownia z generatorem elektrycznym napędzanym przez maszynę parową. Jej twórcą był
Thomas Edison a elektrownia dostarczała prąd do oświetlenia ulicznego na Wall Street.

W 1859 roku w Pensylwani w USA zaczęto wydobywać ropę naftową. Ludzie odkryli że
spalając ten surowiec można uzyskać ciepło i światło. Z czasem nauczyli się jak przerabiać
ropę aby otrzymać olej napędowy, który mógł być użyty jako paliwo dla nowego wynalazku:
silnika spalinowego.

Wiek XX: epoka silnika spalinowego. Pojawienie się nowego paliwa – oleju napędowego –
dało impuls do zbudowania pierwszego silnika spalinowego. W silniku tym energia
wyzwolona podczas spalania paliwa wprawia w ruch tłok silnika. W 1885 roku niemiecki
inżynier Benz użył takiego silnika do zbudowania pierwszego samochodu. W rok później
inny inżynier – Daimler – powtórzył sukces swojego rodaka konstruując pierwszy
czterokołowy samochód (auto Benza miało tylko 3 koła). Oczywiście wynalazki te były
bardzo drogie i na ich zakup stać było tylko prawdziwych bogaczy.

Zmieniło to się za sprawą amerykańskiego przemysłowca Henrego Forda, który zastosował
po raz pierwszy produkcję taśmową: każdy robotnik odpowiadał za mały fragment budowy
auta. W 1913 roku fabryka Forda mogła wytwarzać tysiące aut dziennie. Samochody stały się
tańsze i dostępne dla większej rzesze nabywców.

Henry ford i pierwsze seryjnie produkowane auto - Ford T (1921 r.)

W 1903 roku, dwaj bracia: Wilbur i Orville Wright zastosowali silnik spalinowy w swojej
maszynie latającej – w ten sposób spełniło się marzenie człowieka o lataniu – powstał
pierwszy samolot. Mniej więcej w tym samym czasie we Włoszech ruszyła pierwsza
elektrociepłownia geotermalna wykorzystująca gorące źródła do ogrzewania mieszkań. W
1905 roku Einstein opublikował swoją słynną teorię która zakładała że masa może być
zamieniana w energię.

W połowie XX wieku odkryto jak wykorzystać energię drzemiącą w atomach. Niemiecki
naukowiec, Lise Meitner, odkrył reakcję rozszczepienia atomu, w wyniku której dochodziło
do uwolnienia ogromnych ilości energii. Energia ta została wykorzystana w bombie atomowej
zbudowanej w 1945 roku przez Amerykanów. Od lat 50-tych na całym świecie zaczęły
powstawać elektrownie atomowe, w których energia wyzwalana podczas reakcji
rozszczepienia wykorzystana została do wytwarzania energii elektrycznej. Równolegle
naukowcy na całym świecie zaczęli pracować nad opanowaniem reakcji syntezy jądrowej.
Elektronie wykorzystujące taką reakcje mogłyby całkowicie zaspokoić zapotrzebowanie
ludzkości na energię przez miliony lat.

Nagasaki, 9 sierpnia 1945 - grzyb atomowy obwieszcza światu początek ery atomowej.

Współczesność. Dzięki dostępności energii nasze życie jest dużo bardziej komfortowe niż
przed wiekami. Wszystko ma jednak swoją ceną.

W 1973 roku arabscy producenci ropy naftowej, z powodów politycznych, wstrzymali
dostawy do krajów zachodnich. Przez jedną noc ceny ropy wzrosły trzykrotnie. Doprowadziło
to do pierwszego globalnego kryzysu energetycznego. Ludzie zrozumieli po raz pierwszy jak
bardzo są uzależnienie od energii i jakie znaczenie ma rozsądne jej gospodarowanie.

Katastrofa elektrowni atomowej w Czarnobylu zapoczątkowała proces odchodzenia od tego
typu elektrowni w wielu krajach. Mimo że nowoczesne reaktory atomowe są według
zapewnień naukowców całkowicie bezpieczne, nastawienie zwykłych ludzi w stosunku do
energetyki nuklearnej jest od tego czasu negatywne.

Ceną jaką płaci ludzkość za dostępność energii jest degradacja środowiska. Elektrownie,
kopalnie samochody należą do największych źródeł zanieczyszczeń i obwinia się je o
globalne ocieplenie.

Zapotrzebowanie ludzkości na energię wciąż wzrasta. Szacuje się że do 2050 roku
zaludnienie osiągnie poziom 10 miliardów (obecnie 6 miliardów) i zapewnienie wszystkim
dostępu do energii stanowi ogromne wyzwanie. Na dodatek trzeba zdać sobie sprawę że
zasoby ropy i węgla są ograniczone i naukowcy zgadzają się, że wyczerpią się one w tym
wieku. Dlatego możemy spodziewać się coraz intensywniejszych prac nad nowymi,
przyjaznymi dla środowiska źródłami energii.

Stary wiatrak na tle ogromnej chłodni kominowej elektrowni atomowej w Antwerpii; źródło:
SHPAENA (Safeguarding Historical Photographic Archives of European News Agencies,
1981 r.). Wzrastającego zapotrzebowania na energię w najbliższym czasie nie uda się, wbrew
opiniom niektórych ekologów, zaspokoić za pomocą odnawialnych źródeł energii -
nieunikniony jest dalszy rozwój energetyki atomowej.