Energiatörténet - az ember energiafelhasználása

Az energia nem vész el csak átalakul. Mégis állandó problémák forrása. Egyre többet szeretnénk felhasználni, de egyre inkább az sem mindegy milyen forrásból jutunk hozzá. Állandó probléma hogyan lehetne minél kevesebb környezetszennyezéssel hozzájutni.

Nézzük át egy kicsit az emberiség energiafelhasználásának történetét.

Alapok

A Földön elérhető minden energia - az atomenergia és az árapályenergia kivételével - közvetlenül vagy közvetve a Napból származik.

A földi légkör 1 négyzetméterére merőlegesen beeső teljesítmény 1370 watt (napállandó). Ez a hihetetlen mennyiségű energia csaknem minden más energia forrása.

A Földet érő napenergia.

Ennek egy részét használják fel a növények a fotoszintézis során, ami újabb energiaformák alapját jelenti. Az így átalakított (szőlőcukor formájában) elraktározott vegyi energia biztosítja a biomasszaként ismert energiahordozót. A "hosszú idejű raktározás" ereményét pedig fosszilis energiahordozókként ismerjük, hiszen a kőszén, kőolaj, földáz az évmilliók során vegyileg meg kötött, elraktározott napenergia eredménye.
Ugyancsak "elraktározott napenergiának" tekinthető a vízenergia, hiszen a Nap által elpárologtatott víz csapadék formájában lehull a magasabban fekvő területeken és onnan lefolyva, a Föld gravitációja miatt, helyzeti energiaként van jelen, ami mechanikai munkává és elektromos energiává alakítható. Ugyanilyen "elraktározott napenerga" a szélenergia is, hiszen a Nap nem egyformán melegíti fel a földfelszín különböző területeit, és ezáltal a fölötte lévő légkört sem. Ez hőcserét eredményez, ami vízszintes légmozgás, vagyis szél kialakulását okozza.

És akkor mi az ami nem a Napból ered?

Az egyik ilyen az atomenergia, vagy más néven nukleáris energia.
"A világ úgy működik", hogy atomszerkezetileg a vasé a "legkisebb energiájú" atommag. Ennek következtében, ha egy nehezebb elem atommagja könnyebb elemek magjára hasad, az (igen jelentős) energiafelszabadulással jár. A maghasadás tehát az atomenergia egyik forrása, amit néhány évtizede már alkalmazunk békés (és sajnos "békétlen") célra.
A másik "módszer", amikor két könnyebb elem atommagja egyesül egy nehezebb elem atommagjává. Ez a magfúzió, amit a csillagok "alkalmaznak" energiatermelésre. Néhány évtizede, már mi is képesek vagyunk erre, de pillanatnyilag csak a "szupernóva változat" működik a hidrogénbombában, a "csillag változat" kifejlesztése jelenleg is folyik.

A másik nem Nap eredetű energiaforrás a Hold gravitációja által keltett árapályenergia. Működnek ilyen erőművek, leginkább olyan tengeröblökben, folyótorkolatokban, ahol ez gazdaságosan megvalósíthetó.

Kezdetek

"Kezdetben vala a napenergia".
A 17. század végéig az emberiség gyakorlatilag csak napenergiát használt. Eleinte egyzerűen elfogyasztotta a növények termését és ezzel valójában a Nap energiájából élt.
Később, a tűz alkalmazásával, a növények által szőlőcukor, illetve cellulóz formájában raktározott napenergiát alakította "vissza" hővé.
Aztán használni kezdték a szél energiáját (szélmalom, vitorláshajó - a képen) és a vízenergiát (vizimalom).
Egészen a szén használatáig, de még azután is jó sokáig a ló volt a fő "energiaforrás", vagyis a lóval megetetett növények által raktározott illetve a szél- és vízenergiát, vagyis szinte kizárólag "megújuló energiát" használták százezer évekig.

Fosszilis energia

A gőzgép alkalmazásával, a 17. század végén vette kezdetét a fosszilis energia korszaka.
(A képen Newcomen bányaszivattyúja látható.)
Egyre nagyobb mértékben kezték el használni a szenet, a növények által évmilliók alatt elraktározott napenergiát. Megjelentek mindenütt a gőzgépek a mezőgazdaságban a cséplőgépek, a közlekedésben a gőzmozdony és a gőzhajó, az iparban a gőzgéppel hajtott különböző gépek.
Később (a 19. század elején) elterjed a gázlámpás világítás, szénből előállított "városi gázzal".
Edison 1876-ban elkészíti a szénszálas izzólámpát és ez komoly lökést ad az elektromos energia alkalmazásának. Megjelennek a széntüzeléses erőművek.
Később egyre inkább elterjed a "kényelmesebb" kőolaj és földgáz alkalmazása az energiatermelésben. Ma is ezek adják a felhasznált energia legnagyobb részét tehát még mindíg a fosszilis energia
A 19. század végén megjelennek a robbanómotorok és a közlekedésben hihetetlen mértékben elterjednek. A fűtés és a villamosenergia-termelés mellett legnagyobb mennyiségben ezek használják el a kőolajkészletet.

Nukleáris energia

Fermi 1942-ben elindítja az első atomerőművet és ezzel kezdetét veszi a nukleáris energia felhasználása.
Ma már rengeteg maghasadáson alapuló atomerőmű működik az egész világon. Vannak országok, ahol az elektromosenergia döntő hányadát atomerőművek állítják elő. A zöldek fő ellenségnek tekintik ezeket, de az üvegházhatást okozó gázok kibocsátását tekintve egészen kedvező energiaforrást jelentenek.
Talán a jövő egyik kimeríthetetlen energiaforrása a "másik" nukleáris erőmű típus a fúziós erőmű lesz. Nemrég dőlt el, hogy az első "igazán komoly" kísérleti fúziós reaktor nemzetközi (elsősorban EU) összefogással Franciaországban épül fel. (Tokamak rendszerű lesz - a képen ez látható.) Még biztosan több évtized szükséges, amíg az ilyen rendszerű erőművek energiatermelésre is használatba kerülnek.

Alternatív energia

A jövő útja, a fentebb említett fúziós erőmű mellett a "visszatérés" a megújuló energiaforrások használatára. Persze valószínűleg nem térünk vissza a lóvontatáshoz és a vitorlás hajókhoz, a szélmalmokhoz és a vizimalmokhoz, de egyre nagyobb mértékben kell használnunk megújuló energiaforrásokat, ha nem akarjuk teljesen tönkretenni a Földet.
Már hazánkban is épülnek szélerőművek (a képen). Egyre nagyobb mértékben használunk napenergiát, napkollektorokat. Rengeteg mezőgazdasági hulladékot, vagy direkt energianyerésre termesztett növényeket égetnek el hőerőművekben. Terjed a biológiai úton előállított etilalkohol üzemanyagban való alkalmazása, az olajos növényekből előállított biodízel üzemanyag használata.

Sajnos mindennek megvan a maga hátránya és a zöldek sem egyformán gondolkodnak a jövő energiájáról. Vannak a szélerőműveknek is ellenzői és sokan egyenlőségjelet tesznek a maghasadáson alapuló és a fúzión alapuló nukleáris erőművek közé.
Egy biztos a jelenleg a Földön élő több mint 6 milliárd ember egyre több energiát akar felhasználni, ráadásul a népesség erőteljesen növekszik.
Viszonylag könnyen belátható, hogy a felére csökkentett fogyasztású autók is 5-ször annyi üzemanyagot fogyasztanak, ha tízszer annyi van belőlük... Mindenesetre úgy tűnik, hogy egyre magyobb mértékben kell visszatérnünk a "kezdetekhez", amikor még csak megújuló energiaforrásokat használtunk.

Felhasznált irodalom