sobota, 19 grudnia 2009

Permakultura i energia cz.2 - entropia energii i biomasa.

Dzisiejszy post będzie kontynuacją rozważani o energii.

Jak najlepiej wytwarzać energię? Czy istnieje jeden najlepszy sposób jej produkcji? Oczywiście nie, wszystko zależy od konkretnego miejsca. W jednym miejscu opłacalne będzie postawienie wiatraka, w innym miejscu opłacalna jest produkcja biomasy, w jeszcze innym będą to kolektory słoneczne lub ogniwa fotowoltaiczne...

O uwzględnieniu (bądź nie) danego elementu w naszym projekcie decydują:
-warunki klimatyczne
-sposób użytkowania terenu
-umiejętności/preferencje właściciela/użytkownika terenu
-prawo
-kultura

Nie ma sensu polegać na drogich ogniw fotowoltaicznych, skoro miejsce jest bardzo wietrzne (gdzieś w górach powiedzmy). Miejsce słabe w produkcji energii z wiatru jest zazwyczaj dobre do produkcji biomasy - w końcu wiatr nie jest czynnikiem ograniczającym wzrost roślin. Nie oznacza to jednak, że pod żadnym pozorem nie powinno się tam stawiać wiatraka. Należy po prostu główny nacisk postawić na produkcje biomasy. Powinno się oprócz biomasy zapewnić jakieś alternatywne źródło energii.
Permakulturowa zasada głosi "Niech każda ważna funkcja w systemie będzie zapewniana przez co najmniej dwa elementy."

Dlaczego? ponieważ każdy element(w tym przypadku biomasa) może zawieść - atak szkodników, pożar, powódź... Chyba każdy się zgodzi, że funkcja dostarczania energii do domu, gospodarstwa, firmy jest ważna. Kto z nas chciałby mieć przeprowadzaną operację na otwartym sercu (czy mózgu:) w szpitalu w którym nie ma "awaryjnego" źródła zasilania. Dobrym rozwiązaniem jest również dywersyfikacja produkcji biomasy - nie uprawiać tylko 1 gatunku, a najlepiej kilka. Wtedy szansa, że wszystkie zawiodą jest mniejsza. Polska mądrość ludowa głosi "Nie wkładaj wszystkich jaj do jednego koszyka"

Jak zwykle Bill Mollison i David Holmgren (twórcy pojęcia Permakultura) nie odkryli tu Ameryki. Oni po prostu spisali kolejną zdroworozsądkową zasadę.

Wracając bardzo okrężną drogą do biomasy.
Energia podlega entropii (w uproszczeniu to jej rozproszenie). Im wyższe stadium entropii energii tym trudniej ją wykorzystać. Dobrym przykładem jest energia słoneczna. Jest to stałe, darmowe i odnawialne źródło energii. Niestety to energia stosunkowo "mało skoncentrowana". Fachowo nazywa się to małą gęstością energetyczną. Węgiel, gaz ziemny, czy ropa naftowa jest bardzo skoncentrowanym źródłem energii, co czyni ich wykorzystanie dużo łatwiejszym i tańszym.

Zawsze podczas przetwarzania jednego rodzaju energii w drugi dochodzi do jej utraty. Chodzi oczywiście o energię dostępną dla człowieka, gdyż każdy czytelnik tego bloga uważał na lekcjach fizyki;) i wie, że energia nigdy nie ginie, tylko zmienia swoją postać. Zatem podczas zamiany energii kinetycznej (siły) wiatru na energię elektryczną powstają straty (np. część energii kinetycznej zmienia się w energię cieplną, której nie wykorzystujemy) Podobnie jest z zamianą światła w energię elektryczną. Sprawność najlepszych komercyjnych ogniw fotowoltaicznych sięga około 22-23%(na statkach kosmicznych, satelitach, czy wahadłowcach mają lepsze ogniwa, ale ich cena też jest iście kosmiczna).
Im więcej przetwarzamy energię tym większe straty zachodzą. Dlatego ogrzewanie domu piecykiem elektrycznym jest takie drogie - najpierw dochodzi do zamiany energii cieplnej na elektryczną straty w elektrowni ( sprawność elektrowni to około 30-50%). Następnie dochodzi do odwrotnej zamiany - energii elektrycznej na energię cieplną (i powstawaniu kolejnych strat)

Podobny proces zachodzi w przyrodzie - rośliny produkują ze światła glukozę, białka, tłuszcze, które następnie są zjadane przez roślinożerców, a ci z kolei są zjadani przez mięsożerców. Im dalszy poziom łańcucha pokarmowego tym mniej organizmów zajmuje dany poziom. Obrazowo można to przedstawić w ten sposób (dane z głowy, nie mające odbicia w rzeczywistości):
na 10 ha jest milion koniczyn
10 ha może wyżywić 100 zajęcy
10 ha może wyżywić 1 wilka

Dlaczego tak się dzieje? Ponieważ dochodzi do entropii (utraty) pierwotnej energii
ze świetlnej. Wilk nie jest w stanie pochłonąć całej energii jaką spożył zając z prostego powodu - zając zużył jej cześć na:
-utrzymanie temperatury ciała
-trawienie
-ruch (również ucieczkę przed wilkiem)
-rozmnażanie
-wiele, wiele innych

Czy ta energia zniknęła? Nie, ta energia nadal jest we wszechświecie, jednak jest ona stracona dla człowieka.

Co to ma wspólnego z biomasą?
Ano to, że proces ten zachodzi również jeżeli chodzi o produkcje biomasy. Jeśli wykorzystamy biomasę bezpośrednio do spalenia zostaje nam tylko popiół i energia. Popiół zawiera jakąś (zwykle małą) ilość substancji mineralnych, więc może stanowić nawóz. Z takiego wykorzystania mamy tylko 2 produkty.

Jeśli natomiast biomasę damy zwierzętom jako paszę a z ich odchodów wytworzymy metan to :
-tuczymy zwierzęta
-możemy od zwierząt uzyskać produkty takie jak mleko, wełnę, pierze...
-wytwarzamy energię
-mamy wartościowy nawóz (substancje podobną do kompostu)

Dlaczego jest to bardziej wydajne? ponieważ wykorzystujemy "odpady" - coś, czego zwierzęta nie mogą już wykorzystać.
Czy jesteśmy w stanie wytworzyć więcej energii poprzez bezpośrednie spalenie, czy bezpośrednio używając roślin do produkcji biogazu? Prawdopodobnie tak, jednak patrząc na całość "plonów", to z systemu system ze zwierzętami jest dużo bardziej produktywny i prawdopodobnie opłacalny.

Proszę zostaw komentarz, jestem ciekaw tego co myślisz, chętnie również odpowiem na Twoje pytanie.

4 komentarze:

  1. Bardzo fajny artykuł. Tylko wszystko zależy od zysku ekonomicznego:)jak napisałeś. Jednocześnie rynek ma swoje prawa i wszyscy nie będą pić mleka litrami( na pewno zdajesz sobie z tego sprawę). Moim zdaniem warto spojrzeć jeszcze z innej strony. Warto zainteresować się odpadami zielonymi np przy produkcji pomidorów pozostają zielone odpady które łatwo zbiogazować. I teraz wykorzystując ideę leśnego ogrodu myślę że dało by się zaprojektować układ mało wymagający,mający dobry plon żywności, oraz wysoki uzysk biogazu, nawet wraz z mięsem czy mlekiem.

    Pozdrawiam Piotr

    OdpowiedzUsuń
  2. Ciesze się, że artykuł się podobał.

    Co do zysku ekonomicznego to jest to pojęcie, które nie powinno być jedynym celem w projekcie permakulturowym. Nie można też być całkowicie oderwanym od realiów ekonomicznych bo wtedy nasze pomysły na poprawę stanu środowiska, jakości żywności itd. zostaną tylko pobożnym życzeniem. Natomiast pieniądze to nie wszystko, moim zdaniem chodzi o jakość życia. Osoba zarabiająca miesięcznie 2000zł w mieście bez dostępu do ziemi/działki nie jest w stanie odżywiać się tak dobrze jak osoba z dostępem do ziemi zarabiająca 1000zł.Osoby mieszkające na wsi mogą jeść jak król. Do tego dochodzi jeszcze zmniejszenie nakładu pracy - jakby nie było żywność przez nas wyprodukowana nie jest opodatkowana. Innymi słowy nie karmimy trola (państwowego)

    Osobiście nie polecam picie mleka dorosłym, bo jest niezdrowe. Dzieci natomiast powinny pić tylko mleko własnej matki:)

    Zgadzam się, odpady rolnicze, które nie nadają się do konsumpcji jak najlepiej jest zbiogazować.

    Projektując leśny ogród, zazwyczaj uwzględnia się różniej zwierzęta. Zwykle kury. Jeśli teren jest duży to mogą szwędać się do woli, jednak gdy jest mniejszy zazwyczaj kury wpuszczane są w kontrolowany sposób i w określonym czasie (np nie w czasie owocowania truskawek:)

    Biomasę w większych ilościach najlepiej produkować właśnie w leśnych ogrodach, czy innych systemach agroleśniczych jako żywopłoty, a nie jako osobne, duże plantacje monokulturowe.

    Również pozdrawiam

    OdpowiedzUsuń
  3. Przepraszam , ze zamieszczam tyle komentarzy , ale tematyka jest tak ciekawa , ze staram się czytać po kolei od najstarszego wpisu .

    Myślę , że jeśli chodzi o energię elektryczną to na znaczeniu bedzie zyskiwać fotowoltaika . Na blogu Solaris ( Bogdana Szymańskiego ) można śledzić postępy w zakresie produkcji energii jak i jej gromadzenia . Postęp jest duży . Gdzieś czytałem , że ceny fotowoltaiki spadły o 50 % w ciągu roku , chyba nie u nas w kraju , ale jednak . Produkuje się oprócz paneli także folie na okna i blachodachówkę fotowoltaiczną .
    Tanieje system gromadzenia i przechowywania energii . Postęp może być podobnie jak w przypadku komputerów , gdyż wiele ośrodków pracuje nad tym i zwiększa się konkurencja .
    W Chinach są ulice , gdzie oświetlenie jest wykonane tylko wg projektu fotowoltaicznego .

    Cedric

    OdpowiedzUsuń
  4. Cedric komentarze są na tym blogu bardzo mile widziane, nie musisz się ograniczać :D

    Blog Solarisa od jakichś 2 miesięcy obserwuję, więc jestem na bieżąco:)

    Z informacji, które przedstawiasz okazuje się, że będzie bardzo ciekawie, no i mam również nadzieję jeszcze taniej!
    Bardzo obiecujące

    OdpowiedzUsuń

Podziel się wiedzą ze znajomymi!