technika
>>
e n e r g e t y k a
będą nadal nie tylko motorem rozwoju państw dyspo-
nujących ich zasobami, ale wręcz zadecydują o strate-
gicznej pozycji tych krajów.
Bezpieczeństwo energetyczne staje się niezwykle
popularnym hasłem, a zapewnienie dostaw surow-
ców energetycznych awansowało do rangi najwyż-
szego priorytetu polityki nie tylko krajów rozwinię-
tych. Dyskusje poświęcone energetyce zawężają się
do problematyki tradycyjnych surowców kopalnych
i dominuje w nich myślenie w kategoriach scenariuszy
opartych na  węglowym paradygmacie energetycz-
nym. Nawet jeśli wśród paliw przyszłości wymienia
siÄ™ inne z
ródła energii, to z powodu ich niewielkiego
Apetyt
udziału w obecnym światowym zużyciu energii zwy-
kły człowiek wciąż traktuje je z niedowierzaniem jako
 paliwa przyszłości .
Bo czy nie jest pouczajÄ…ce rozczarowanie rozbudzo-
nymi kilkadziesiąt lat temu i wciąż niespełnionymi na-
dziejami na energetykÄ™ termojÄ…drowÄ…? Pomimo ogrom-
nych nakładów na badania nad syntezą termojądrową
na energiÄ™
i niewątpliwych osiągnięć w tej dziedzinie w ciągu ostat-
nich kilkunastu lat, coraz więcej osób uważa, że naśla-
dowanie w warunkach ziemskich procesów zachodzą-
cych we wnętrzu Słońca nie przyniesie przełomu i nie
zaspokoi potrzeb energetycznych ludzkości, przynaj- Przyszłość ener-
Na powierzchnię Ziemi w ciągu godziny dociera więcej energii
mniej w dającym się przewidzieć horyzoncie czasowym. getyki to Słońce.
Niepowodzenia w tej dziedzinie nie mogą jednak znie- Na zdjęciu frag-
ze Słońca, niż cała ludzkość zużywa przez rok. Intensywne
chęcać do poszukiwań innych z
ródeł energii, bo są one ment systemu
po prostu konieczne. zasilanego ener-
wykorzystywanie energii słonecznej staje się nie przywilejem,
Nasza cywilizacja nieuchronnie zbliża się do mo- gią słoneczną,
ale imperatywem. Wydaje się bowiem, że jedynie Słońce pozwoli
mentu, w którym poziom zużycia surowców kopalnych skonstruowanego
i zapotrzebowania na nie (zwłaszcza na ropę naftową) w Sandia Natio-
zaspokoić potrzeby energetyczne przyszłości.
zrówna się z poziomem maksymalnego ich wydobycia, nal Laboratories.
po czym wydobycie zacznie spadać wskutek wyczerpy- Prototypowa in-
JERZY KARPIUK
wania się dostępnych złóż. Z drugiej strony, zmiany kli- stalacja generuje
matu na Ziemi wywołane w istotnej części emisją gazów moc 10 kW.
pochodzÄ…cych ze spalania, zaczynajÄ… na naszych
oczach zagrażać ekosystemom i równo-
wadze w przyrodzie. Już tylko te dwa
czynniki każą intensywnie myśleć
Ludzkość
o nowych z
ródłach energii dla
przyszłych pokoleń.
zbliża się do punktu,
zbliża się do punktu,
Popyt na energię będzie
rósł i nie należy się łudzić, w którym dotychczasowe
dotychczasowe
że energooszczędne tech-
z
ródła energii nie będą
z
ródła energii nie będą
nologie wpłyną na spa-
YKORZYSTYWANE NA ZIEMI PALIWA jakiegoÅ› nowego z
ródła energii  po prostu musimy na- jest ona tylko wygodną postacią energii, w którą (za po- dek zapotrzebowania. Jak
w stanie zaspokoić rosnącego
w stanie zaspokoić rosnącego
kopalne, takie jak ropa naftowa czy wę- uczyć się korzystać z energii słonecznej zupełnie ina- średnictwem wody) przetwarzamy energię uzyskiwaną zauważył już w 1865 ro-
zapotrzebowania.
giel kamienny lub brunatny, magazynu- czej niż dotychczas. w dużej mierze ze spalania, a tylko w niewielkiej części ku angielski ekonomista
ją energię słoneczną. Spalając je, odzy- z innych procesów. i logik W. Jevons, bardziej
Załamanie
Koniec spalania związków węgla
skujemy  niestety, z niewielką wydaj- Należy przy tym zauważyć, że według danych ONZ aż ekonomiczne korzystanie
nością  energię fotonów, które miliony Od początków naszej cywilizacji, czyli od czasów, gdy 1,5 2 mld ludzi nie ma dostępu do elektryczności. Zatem z energii prowadzi do zwięk-
najprawdopodobniej
W
lat temu zainicjowały proces fotosyntezy człowiek opanował ogień i nauczył się go stosować, życie (i przeżycie!) blisko 1/3 mieszkańców naszego globu szonego jej zużycia. Tak było
nastÄ…pi jeszcze w tym
w roślinach, z których paliwa te powstały. Spa- zwyczajowo myślimy o energii w nieodłącznym związ- zależy od tego, czy uda się im zebrać drewno, nawóz czy kiedyś i tak będzie w przyszło-
lając węgiel w piecu, korzystamy zatem ze zmagazyno- ku ze spalaniem. Wręcz utożsamiamy energię z ciepłem biomasę innego rodzaju w celu zaspokojenia podstawo- ści. Ludzkość staje przed wyzwa-
półwieczu.
wanej energii słonecznej. Podobnie, Słońce daje począ- wydzielającym się w procesach utleniania węgla i jego wych potrzeb związanych z ogrzewaniem i gotowaniem niem na niespotykaną dotychczas
tek większości z
ródeł energii odnawialnej: wiatrowi, związków. Utrzymywaniu się tego schematu myśle- jedzenia. Nawet dziś, pół wieku po uruchomieniu pierw- skalę, jest bowiem pewne, że warun-
biomasie czy energii wód. Spośród znaczących z
ró- nia sprzyja nie tylko powszechna dostępność paliw ba- szej elektrowni jądrowej, ponad 80% energii produko- kiem dalszego postępu i rozwoju naszej cy-
deł energii, jedynie jądrowa nie ma bezpośredniego zujących na węglu i łatwość ich użycia, lecz także brak wanej na świecie pochodzi ze spalania paliw kopalnych. wilizacji jest znalezienie, przyswojenie i upowszechnie-
związku ze Słońcem. Postulat wykorzystywania ener- sensownych ekonomicznie alternatywnych rozwiązań. Ponadto, wiele prognoz gospodarczych i politycznych nie nowych z
ródeł energii, a nie spalanie paliw węglo-
gii słonecznej nie oznacza zatem, że mamy używać Wprawdzie od 120 lat korzystamy z elektryczności, ale na najbliższe dziesięciolecia zakłada, że paliwa kopalne wych. Czy wodór w połączeniu ze Słońcem stanie się
W I E D Z A I Å» Y C I E L U T Y 2 0 0 7 L U T Y 2 0 0 7 W I E D Z A I Å» Y C I E
20 21
- 1)
qV/mkBT
- 1)
o
sc
qV/mkBT
qV/mkBT
qV/mkBT
J = J - J (e
o
sc
- 1)
J = J - J (e
qV/mkBT
qV/mkBT
qV/mkBT
o
sc
Fot.Randy Montoya
J = J - J (e
Wzrost średniej kluczem do czystej energii przyszłości? Coraz więcej Taki wzrost temperatury nie będzie jeszcze katastrofą
temperatury na specjalistów jest przekonanych, że powinniśmy pytać i ludzie się do niego przystosują, ale spowoduje on istot-
świecie zaledwie nie  czy? , ale  jak? i  kiedy? . ne zmiany w przyrodzie, na przykład zagładę niemal
o 1 2 stopnie wszystkich raf koralowych. Podążanie ścieżką dotych-
Energia 2050: ile i skÄ…d?
może spowodo- czasowego rozwoju z zachowaniem obecnej struktury
wać zagładę raf Prognozy ONZ przewidują, że w roku 2050 liczba miesz- z
ródeł energii spowoduje wzrost stężenia CO2 w atmos-
koralowych. kańców Ziemi wzrośnie z obecnych 6,5 mld do 9 9,5 mld ferze za 43 lata powyżej 750 ppm i poważne następstwa
i wzrost ten będzie miał miejsce przede wszystkim w kra- ekologiczne. Jeśli chcemy, aby w 2050 roku stężenie CO2
jach rozwijających się. Ogólnoświatowa poprawa warun- było nie wyższe niż 550 ppm, to 20 TW zużywanej wów-
ków i rosnący standard życia coraz większej części po- czas mocy (czyli praktycznie cały przyrost zużycia w sto-
pulacji naszego globu spowodują ogromny wzrost za- sunku do obecnego poziomu) musi pochodzić ze z
ródeł
potrzebowania na energię w pierwszym półwieczu XXI niewęglowych. To znacznie więcej, niż wynosi obecnie
stulecia. Będzie to naturalną konsekwencją wzrostu go- całkowite zużycie energii na świecie.
spodarczego i obejmie głównie Azję i Afrykę. Trudno Powyższe porównanie dobitnie uświadamia potę-
sobie bowiem wyobrazić, że na przykład odnotowujący gę skoku naukowego i technicznego, jakiego musi do-
ostatnio dwucyfrowy wzrost PKB Chińczycy czy miesz- konać nasza cywilizacja. Jest on konieczny, bo obecnie
kańcy Indii (które zresztą około 2030 roku wyprzedzą dostępne i opanowane z
ródła energii nieoparte na wę-
Chiny i staną się najludniejszym krajem świata) lub Afry- glu nie umożliwią takiego przyrostu produkcji energii.
ki nie będą chcieli nacieszyć się tymi dobrodziejstwami Jeśli bowiem założyć, że cały przyrost zapotrzebowania
cywilizacji, które od lat ułatwiają życie i radują miesz- miałaby pokryć energetyka jądrowa, to do 2050 roku
kańców bogatej Północy i Zachodu. trzeba by wybudować na świecie 20 tys. reaktorów o mo-
Obecny światowy pobór mocy elektrycznej i grzewczej cy 1000 MW każdy, co oznacza, że  poczynając od dziś 
szacuje się na 13,5 terawatów (1 TW = 1012W), czyli mo- każdego dnia tygodnia pracę musiałby rozpoczynać no-
że go pokryć 13 500 dużych elektrowni o mocy 1000 MW wy wielki reaktor, a w soboty i niedziele  po dwa. Być
każda. Wprawdzie prognozy energetyczne silnie zależą od może byłoby to technicznie możliwe, ale czy pozwolą
zakładanych wskaz
ników rozwoju gospodarczego, ale już na to względy ekonomiczne i społeczne?
przy umiarkowanym założeniu średniego długookresowego Według danych World Nuclear Association (WNA),
wskaz
nika wzrostu gospodarczego 1,6% i kompensacji wzro- w listopadzie 2006 roku w ramach światowej sieci energe-
stu zapotrzebowania na energię przez efektywniejsze wy- tycznej działały zaledwie 442 reaktory jądrowe o łącznej
korzystywanie energii na poziomie 1% rocznie w przelicze- mocy 0,37 TW, a 28 reaktorów (0,02 TW) było w budo-
niu na jednostkę PKB można zachowawczo prognozować, wie. W ciągu ostatnich sześciu lat oddano do eksploatacji
że w roku 2050 świat będzie potrzebować 28 TW mocy. Bar- elektrownie jądrowe o mocy 0,02 TW, co odpowiada zale-
dziej realistyczne prognozy mówią nawet o 35 TW. Gdyby dwie 1/1000 prognozowanego przyrostu. Liczba wszyst-
zaś wszyscy mieszkańcy Ziemi chcieli za 43 lata cieszyć się kich planowanych i proponowanych do budowy reakto-
amerykańskim stylem życia (płacąc za to amerykańskim rów nie przekracza 200 o łącznej mocy 0,2 TW, a to po- Z wiatru daje się globalnie uzyskać 2 TW, ale pod Zanieczyszczenia
SA
OC
CE 1%
Szacuje się, że każdego dnia Słońce zalewa Ziemię zużyciem energii), wówczas globalny popyt na moc prze- zwala przypuszczać, że uran nie będzie paliwem, które warunkiem zabudowania elektrowniami wiatrowymi i spaliny, nieod-
energią o mocy 170 000 TW. Jak gigantyczna to war- kroczyłyby astronomiczny poziom 100 TW, czyli niemal rozwiąże problemy przyszłości. Przykład Polski, której całej powierzchni lądów, na których szybkość wiatru łącznie związane
tość łatwo sobie uświadomić, porównując tę liczbę dwukrotnie więcej niż według realistycznych prognoz ludz- według WNA nie ma jeszcze nawet wśród krajów pro- spełnia minimalne wymagania dla generowania ener- ze stosowaniem
z obecnym całkowitym zużyciem mocy przez naszą kość będzie potrzebować pod koniec naszego stulecia. ponujących budowę reaktorów dla energetyki, pozwala gii elektrycznej. Z energii hydroelektrycznej technicznie paliw kopalnych,
cywilizację: zaledwie 13,5 TW. Mimo ogromnego po- BIOMASA 31% Odkładając fantazje na bok, powinniśmy jednak na trzez
wą ocenę perspektyw w tej dziedzinie. Do tego można by uzyskać 1,6 TW, ale opłacalne ekonomicznie przyczyniają się
tencjału, udział Słońca w ogólnej produkcji energii stwierdzić, że w ciągu najbliższych 43 lat będziemy mu- dochodzi narastający problem zagospodarowywania jest tylko 0,9 TW. Do tego dodajmy energię geotermicz- do powstawania
pozostaje wyjątkowo niski. W USA zaledwie co setny sieli zwiększyć produkcję mocy o 15 22 TW i wytwa- wypalonego paliwa i odpadów radioaktywnych genero- ną (12 TW globalnie, tylko niewielka część możliwa do zaburzeń klima-
wat uzyskany ze z
ródeł odnawialnych pochodzi bez- rzać  globalnie  2,5-krotnie więcej energii niż teraz. wanych przez energetykę jądrową, co nie tylko podraża wykorzystania) i trudną do wykorzystania energię pły- tycznych.
pośrednio od najbliższej nam gwiazdy. Rodzi to dwa podstawowe pytania: po pierwsze, skąd energię uzyskiwaną z tego z
ródła, ale powoduje także, że wów morskich (2 TW). Chociaż podane tutaj wielkości
ODPADY 9%
ma pochodzić ta dodatkowa energia, a po drugie, jak zaciągamy dług u przyszłych pokoleń, które będą musia- zostały uzyskane bez zakładania postępu techniczne-
ENERGIA
pogodzić ten ogromny wzrost ilości zużywanej przez ły dbać o pozostawione przez nas groz
ne śmieci. go (np. nie uwzględniamy, że ewentualne osiągnięcia
J
DROWA
WIATR 2%
ludzkość energii z wymaganiami ekologii i zrównowa- Należy sobie także uświadomić, że przyszłych po- inżynierii genetycznej umożliwią wytwarzanie więk-
żonego rozwoju? trzeb energetycznych nie pokryją z
ródła energii od- szej ilości biomasy, ani nie bierzemy pod uwagę wyko-
8%
nawialnej, takie jak biomasa, wiatr czy energia hydro- rzystania wiatru nad obszarami morskimi itp.), to licz-
ENERGIA
Czy chcemy zniszczyć rafy koralowe?
elektryczna. Według danych amerykańskiego Departa- by te obrazują skalę problemu, z którym zetkniemy się
ODNAWIALNA
Jeśli wzrost zapotrzebowania na energię ma następować mentu Energii biomasa może dostarczyć 5 7 TW mocy jeszcze w obecnym półwieczu.
W
GIEL
23% przy coraz mniejszej emisji dwutlenku węgla i innych gazów przy założeniu, że do jej wyprodukowania użyje się ca- Wniosek jest jasny: energia jądrowa i wymienione wy-
WODA 45%
odpowiedzialnych za efekt cieplarniany, to radykalnie musi łej powierzchni rolnej, a wszystkie rośliny zbierze wy- żej  alternatywne z
ródła energii nie pozwolą zaspoko-
zmienić się struktura z
ródeł energii, przede wszystkim na łącznie w celu uzyskania energii. Realistycznie  znacz- ić prognozowanych potrzeb. Nasz apetyt na energię jest
ROPA
6%
NAFTOWA rzecz tych, które nie korzystają z węgla. Obecne stężenie nie mniej, a przy tym pozyskiwanie energii z bioma- po prostu zbyt duży.
40%
CO2 w atmosferze wynosi około 380 ppm (części na mi- sy oznacza emisję znacznych ilości CO2 do atmosfery.
Słońce  z
ródło z perspektywą
lion) i jest znacznie wyższe niż w epoce sprzed rewolucji Ponadto biomasa jest paliwem bardzo nieefektywnym,
GAZ ZIEMNY
PALIWA ALKO- przemysłowej w końcu XVIII wieku (275 ppm). ponieważ w procesie fotosyntezy (w optymalnych wa- Skąd zatem wziąć brakującą energię? Jedynym z
ró-
23%
HOLOWE 6%
Większość klimatologów uważa, że stężenie 550 ppm runkach wzrostu) rośliny mogą zmagazynować mniej dłem, które w roku 2050 umożliwi pozyskiwanie 10
y
RÓDA
A GEOTER- CO2 (dwa razy większe niż w roku 1700) doprowadzi niż 1% całej energii padającego na nie promieniowa-  20 TW mocy z energii  bezwęglowej jest Słońce. Ob-
MICZNE 6%
do wzrostu Å›redniej temperatury na Å›wiecie o 1 2 ºC. nia sÅ‚onecznego. darza ono ZiemiÄ™ energiÄ… o mocy 1,7 " 105 TW, z czego
W I E D Z A I Å» Y C I E L U T Y 2 0 0 7 L U T Y 2 0 0 7 W I E D Z A I Å» Y C I E
22 23
qV/mkBT
- 1)
- 1)
- 1)
- 1)
- 1)
o
sc
qV/mkBT
qV/mkBT
qV/mkBT
qV/mkBT
qV/mkBT
qV/mkBT
qV/mkBT
qV/mkBT
o
o
o
- 1)
sc
sc
sc
J = J - J (e
J = J - J (e
J = J - J (e
J = J - J (e
qV/mkBT
qV/mkBT
qV/mkBT
o
- 1)
sc
qV/mkBT
Fot.Istockphoto.com; SPL/East News
o
J = J - J (e
- J (e
Grätzela także wykorzystujÄ… fotoindukowane przenie-
sienie elektronu z czÄ…steczki barwnika organicznego do
pasma przewodnictwa półprzewodnika.
Jesteśmy u zarania epoki elektroniki organicznej.
Przewiduje się, że wartość tego rynku wzrośnie z 650 mln
dolarów w roku 2005 do 30 mld w 2015, a po kolejnych
10 latach osiÄ…gnie astronomiczny poziom 250 mld. Wy-
zwania energetyczne spowodują, że znaczną część tego
rynku będzie stanowić fotowoltaika organiczna.
Przemiana z wody w wodÄ™
Funkcjonalne układy organiczne mają istotną przewa-
gę nad materiałami nieorganicznymi: umożliwiają prze-
chowywanie przejętej energii promieniowania w wią-
zaniach chemicznych. Jest to bardzo ważne, ponieważ
ponad połowę zebranej energii słonecznej trzeba bę-
dzie w jakiejś postaci zmagazynować. Jednym z naj-
bardziej logicznych alternatywnych rozwiązań wydaje
siÄ™ wytwarzanie wodoru w reakcji fotokatalitycznego
rozkładu wody, a następnie stosowanie go jako paliwa rozkład wody tą metodą w skali laboratoryjnej. Prace W USA samo po-
na przykład w wodorowych ogniwach paliwowych lub nad ich udoskonaleniem i przekształceniem do postaci krycie dachów
w reakcji bezpośredniego spalania. Wodór z łatwością pozwalającej na powszechne zastosowanie oraz badania domków jednoro-
zastąpi paliwa węglowe w istniejących systemach ener- ich reaktywności z pewnością przyczynią się do lepsze- dzinnych pozwo-
getycznych, można będzie go również używać do wytwa- go poznania zasad i warunków potrzebnych do przepro- liłoby wytworzyć
rzania energii elektrycznej w czasie, gdy światło słonecz- wadzania wydajnej sztucznej fotosyntezy. 0,25 TW.
ne jest niedostępne. Bitwa o przyszłe z
ródła energii nie będzie przebie- Na zdjęciu: dach
Wiatr, często około 600 TW można wykorzystać praktycznie. Przy za- niewęglowych może zaspokoić branża o wielkości W reakcji spalania wodoru powstaje woda, którą z kolei gać w salonach politycznych i w zaciszu gabinetów stra- ośrodka Camp
postrzegany jako łożeniu wydajności rzędu 10%, konwertery energii sło- odpowiadającej połowie amerykańskiego przemysłu można poddać rozkładowi z użyciem kolejnych kwantów tegów, ale w laboratoriach chemicznych badających mo- Ramah w Ojai
alternatywne z
ró- necznej mogłyby dostarczyć nawet 60 TW mocy (zależ- motoryzacyjnego. światła. Zrealizowanie takiego cyklu procesów zapewni- lekularne mechanizmy transferu i magazynowania ener- (Kalifornia)
dło energii, może nie od powierzchni, jaką można przeznaczyć do pozy- Utrzymujące się jeszcze (nie tylko w Polsce) prze- łoby ludzkości praktycznie niewyczerpane z
ródło czystej gii i ładunku. Prace w tej dziedzinie wymagają niemałych generuje
dostarczyć w naj- skiwania tej energii). konanie, że fotowoltaika to technologia niszowa wyda- energii w cyklu przemiany  wody w wodę z pobieraniem nakładów, lecz pozwolą krajom, które środki takie zain- 90 kW mocy.
lepszym przypad- Aby sobie wyobrazić, co znaczy ta liczba, odno- je się obecnie dowodem niezrozumienia potrzeb ener- energii ze Słońca i oddawaniem jej w użytecznej postaci. westują  także takim jak Polska  zająć czołową pozycję
ku do 2 TW mocy. tujmy, że procesy fotosyntezy zasilające całą ziemską getycznych przyszłości, a przede wszystkim nieświado- Zjawisko rozkładu cząsteczek wody na wodór i tlen z wy- w wyścigu po energię dla naszych dzieci i wnuków.
Prognozowany biosferę dostarczają 90 TW mocy. Dla wytworzenia mości ogromnego potencjału tej dziedziny, jako z
ródła korzystaniem energii świetlnej i katalizatora zostało od-
Wyzwanie dla naukowców i& decydentów
wzrost zapotrze- 20 TW mocy, konwerterami energii słonecznej o 10- bezpiecznej energii odnawialnej. Od opracowania pierw- kryte przez Japończyków K. Hondę i A. Fujishimę w 1971
bowania w naj- -procentowej wydajności trzeba byłoby pokryć 0,54% szych nowoczesnych ogniw słonecznych w 1954 roku roku. Z uwagi na dużą energię wiązania tlen wodór, pier- Jeśli chcemy zaspokoić potrzeby energetycz-
bliższych deka- powierzchni lądów, czyli około 800 tys. km2. Czy to do początku lat 70. XX wieku prace nad ogniwami fo- wotnie rozkład wody przeprowadzano z użyciem kwan- ne świata i uniknąć poważnych zmian
dach jest o rząd dużo? Z jednej strony tak, bo jest to powierzchnia 2,5 towoltaicznymi były ukierunkowane głównie na tech- tów światła o energii przypadającej na nadfiolet. Niedaw- klimatu na Ziemi, musimy wyzwo-
wielkości wyższy. razy większa od terytorium Polski, ale z drugiej  le- nikę kosmiczną. Kryzys energetyczny z 1973 roku dał no udało się opracować katalizatory przesuwające próg lić się z paradygmatu ognia ja-
Jeśli chcemy
dwie 8,8% powierzchni USA. Warto też sobie uświa- silny impuls do podjęcia prac badawczo-rozwojowych energetyczny tej reakcji do obszaru widzialnego (długo- ko z
ródła energii i zastosować
domić, że po pokryciu ogniwami słonecznymi dachów nad ogniwami do zastosowań naziemnych i w efek- ści fali światła powyżej 400 nm). inne podejście. Zadaniem
zaspokoić
wszystkich domów jednorodzinnych tylko w USA uzy- cie światowa produkcja ogniw słonecznych w latach Widmo światła słonecznego przypada w dużej części polityków jest stworzenie
prognozowane potrzeby
skano by 0,25 TW. 1980 2004 wzrosła ponad 100-krotnie (z 10 MW do na obszar widzialny (400 800 nm) i dopiero skuteczne naukowcom warunków
Skala wyzwań technicznych jest podobna jak w przy- 1200 MW). Wartość rynku energii elektrycznej gene- wykorzystanie tego zakresu spektralnego umożliwi wy- umożliwiających nowe
ludzkości w 2050 roku,
padku analizowanej wcześniej energetyki jądrowej: rowanej przez ogniwa słoneczne wyniosła w 2004 roku dajne naśladowanie procesu fotosyntezy i efektywną fo- odkrycia i postęp w tej
w celu zaspokojenia prognozowanego przyrostu popy- 7,5 mld dolarów i rośnie w tempie przekraczającym tokatalizę rozkładu wody z udziałem światła. Będzie to dziedzinie. Amerykanie
każdego dnia
tu na energię do roku 2050 trzeba każdego dnia insta- 30% rocznie. wymagać opracowania nowych katalizatorów pozwala- mówią tu o skali działa-
lować ponad 1 GW mocy. Biorąc pod uwagę, że obec- Chociaż znakomitą większość wyprodukowanych jących na taką reorganizację wiązań w cząsteczkach wo- nia przypominającej ta- musimy zwiększyć
na światowa roczna produkcja ogniw fotowoltaicznych dotychczas (i produkowanych obecnie) ogniw słonecz- dy, aby można było z wykorzystaniem światła widzialne- kie programy jak Project
produkowanÄ…
(lwia część produkcji przypada na Japonię) jest niewie- nych stanowią urządzenia półprzewodnikowe, to wydaje go przekształcać dwie cząsteczki H2O w dwie cząstecz- Manhattan czy Apollo.
le większa (1,7 GW), wymaga to wręcz eksponencjal- się, że przyszłość będzie należała do materiałów hybry- ki H2 i jedną cząsteczkę O2. Rozwój nowych techno-
moc o ponad
nego wzrostu w tej branży. dowych (półprzewodnikowo-organicznych) i organicz- Chemicy muszą poznać mechanizmy reakcji wielo- logii to szansa dla krajów,
Przykład przemysłu samochodowego przekonu- nych. Pomaga w tym chemia, która od dość dawna po- elektronowych, połączonych z transferem protonów, które będą nad nimi pracowa-
1 GW.
je jednak, że osiągnięcie poziomu umożliwiającego trafi realizować zamówienia na materiały funkcjonalne a także zrozumieć molekularne podstawy oraz opraco- ły, a także dla młodych następ-
instalowanie 1 GW dziennie jest technicznie możli-  złożone z cząsteczek zaprojektowanych i przeznaczo- wać ilościowe i predyktywne modele takich procesów. ców starych mistrzów. Sprostanie
we. W USA produkuje się rocznie ponad 15 mln sa- nych do pełnienia określonych funkcji. Na istotne zna- Ponadto chemia, dająca sobie dotychczas doskonale ra- temu wyzwaniu będzie mieć rangę hi-
mochodów, każdy z silnikiem średnio o mocy przy- czenie materiałów organicznych wskazują intensywne dę z katalitycznymi przegrupowaniami w cząsteczkach storycznego przełomu i niewątpliwie da potęż-
najmniej 50 kW, co w praktyce oznacza instalowa- prace nad zjawiskiem sztucznej fotosyntezy czy najróż- reaktywnych, będzie musiała odkryć lub opracować wy- ny impuls do dalszego rozwoju naszej cywilizacji.
nie w ciÄ…gu roku nowych z
ródeł energii o mocy 750 niejszymi bionaśladowczymi (bioinspired) układami do dajne reakcje umożliwiające tworzenie i zrywanie wią-
GW. Jest zatem całkowicie wyobrażalne, że świato- fotoindukowanej separacji ładunku elektrycznego. Bu- zań w cząsteczkach trwałych i ubogich w energię (takich DR INŻ. JERZY KARPIUK jest pracownikiem naukowym Instytutu Chemii Fizycznej
we zapotrzebowanie na energiÄ™ z czystych z
ródeł dzące wciąż jeszcze duże nadzieje, hybrydowe ogniwa jak woda). Opracowano już katalizatory umożliwiające PAN w Warszawie.
W I E D Z A I Å» Y C I E L U T Y 2 0 0 7 L U T Y 2 0 0 7 W I E D Z A I Å» Y C I E
24 25
- 1)
- 1)
qV/mkBT
qV/mkBT
qV/mkBT
qV/mkBT
qV/mkBT
qV/mkBT
qV/mkBT
- 1)
o
o
- 1)
qV/mkBT
sc
sc
qV/mkBT
o
o
sc
Fot.123rf.com; Solar Electrical Systems
J = J - J (e
sc
J = J
J = J - J (e
= J - J (e
J - J (e