La vorto energio venas el la grekaj vortoj ἐν ("en") kaj ἔργον ("laboro"). Ĝi indikas laboron entenatan en la stato de objekto.
En meĥaniko, laboro estas produto de forto kaj distanco. Pro mia maso de 75 kilogramoj, la tero altiras min per forto de 736 Neŭtonoj. Mi kontraŭstaras tiun forton, restante kie mi estas. Tio ne estas laboro. Sed por veni ĉi tien, mi supreniris ŝtuparon. Dum la tero daŭre altiris min, mi moviĝis en direkto kontraŭa al tiu altiro. Jen laboro. Mia nuna pozicio entenas tiun laboron.
Se mi saltos el la fenestro, mi liberigos tiun entenatan laboron. La tero daŭre altiros min, kaj ĉar mi ne povos kontraŭstari, mi pli kaj pli rapide proksimiĝos al la tero. La energio de mia pozicio transformiĝos al rapido. Supozu ke mi falos 10 metrojn, kaj ke sube troviĝas dura tero. En tre mallonga distanco, mi devos haltigi la falon kaj reveni al nula rapido. Simple por kalkuli, supozu ke dum mi haltos, mia korpo restos rigida, kaj ke ĝi ankoraŭ trairos distancon de unu centimetro, unu milono de la alto de la falo. La forto necesa por tiom subite malplirapidiĝi estas milfoje mia pezo. Neniu osto en mia korpo povos elteni tion.
Supozu tial, ke sube troviĝos trampolino. La trampolino haltigos min sur pli longa distanco, per malpli granda forto, kaj la energio de la falo eniros la elastajn fadenojn de la trampolino. Poste, la elastaj fadenoj relanĉos min supren. Ideale, mi povos reveni al mia nuna alto. Sed la mondo ne estas ideala: iom el la energio dumvoje perdiĝos.
Kie estas la perdita energio? Jam antaŭ miloj da jaroj, oni sciis ke per frotado oni obtenas varmon: estas tiel ke oni faris fajron. En la deknaŭa jarcento, James Prescott Joule mezuris la fenomenon. Per diversaj meĥanikaj kaj elektraj sistemoj li konvertis laboron al varmo, kaj mezuris la rezultojn. Li trovis ke la sama kvanto da laboro ĉiam kreas la saman kvanton da varmo. Varmo estas unu el la formoj de energio. Energio neniam perdiĝas.
En la sama periodo, Sadi Carnot tamen trovis diferencon. Laboro ĉiam estas konvertebla al varmo, sed la inverso ne veras. Por fari laboron el varmo, oni bezonas ne nur fonton de varmo, sed ankaŭ fonton de malvarmo. Ekzemple vapormaŝino laboras, ĉar akvo kiu estis enfermita kiam ĝi estis malvarma, iĝas vaporo kaj puŝas sur piŝto. Por ripeti tion, ni devos denove akiri malvarman akvon.
La ciklo de CarnotLa maŝino de Carnot estas teoria modelo, en kiu ideala gaso trairas kvar fazojn:
La dua kaj la kvara fazo nuligas unu la alian. La ĉefaj volumŝanĝoj okazas en la du aliaj fazoj, ĉe la konstantaj temperaturoj de la varma kaj malvarma fontoj. La laboro necesa por tiuj same grandaj volumŝanĝoj dependas de la premoj. La premo estas proporcia al la temperaturo, pli granda ĉe la varma fonto. Ĉe ĉiu fonto, la varmofluo egalas al la laboro. |
Ĝenerale, varmomaŝino konvertas al laboro nur parton de la varmo kiun ĝi ĉerpas el la varma fonto, dum alia parto devige malaperas en malvarman fonton. La maksimuma efikeco de varmomaŝino, tio estas la maksimume obtenebla proporcio de laboro el enigita varmo, dependas de la absolutaj temperaturoj de la varma kaj malvarma fontoj. Ĝi egalas al la diferenco inter la alta kaj la malalta temperaturoj, dividita per la alta temperaturo. Ĝi ĉiam estas pli malgranda ol 1:
|
η = (T2 - T1) / T2 |
La temperaturo T1 normale estas iom pli ol la temperaturo de la ĉirkaŭaĵo (ni diru, 27°C, aŭ 300 K). La temperaturo T2 dependas de la fajro, sed ankoraŭ pli de la materialoj, kiuj devas resti rigidaj ĉe la labora temperaturo. La plej bonaj varmomaŝinoj nun havas efikecon de ĉirkaŭ 50 %.
La ciklo de Carnot, el kiu venas tiu formulo, estas inversigebla. Anstataŭ ol preni varmon el la varma fonto, kaj parte uzi ĝin por fari laboron, oni povas preni varmon el la malvarma fonto kaj, per aldono de laboro, pumpi ĝin en la varman fonton. La plej efika varmopumpilo prenas varmon proporcian al T1, donas varmon proporcian al T2, kaj bezonas laboron proporcian al la diferenco T2 - T1. Jen kiel funkcias fridujo.
Rudolf Clausius plu pristudis la modelon de Carnot, kaj konstatis ke en fermita sistemo, iu variablo kiun li nomis entropio, ne povas malkreski. En fermita sistemo, post longa tempo, ĉiu movado ĉesos, ĉar ĝia energio transformiĝos al varmo. Ĉiu temperaturodiferenco malaperos, ĉar varmaj partoj varmigos la malvarmajn partojn.
Post ĝenerala akcepto de la atoma teorio, la statistika meĥaniko donis statistikan eksplikon al termodinamikaj procezoj. Tiuj rezultas el la mezuma movado de multaj atomoj. Oni redifinis la entropion kiel mezuro de la verŝajno aŭ malordo de sistemo. La leĝo pri ne malkreskanta entropio diras ke la totala verŝajno de fermita sistemo, tre verŝajne ne malkreskos.
La principo de ne malkreskanta entropio ankaŭ aplikeblas al vivaĵoj. Unuavide tio povas mirigi. Vivaĵoj estas insuloj de ordo meze de ĥaosa mondo. Rigardu vivantan ĉelon: ĉiu molekulo havas sian lokon kaj funkcion. En plurĉela organismo, diversspecaj ĉeloj unuiĝas al organoj, ĉiu kun sia funkcio en la tuto. Ĉu tio ne kontraŭdiras la asertojn pri nemalkreskanta entropio?
Ne vere, ĉar vivaĵo ne estas fermita sistemo. Vivaĵoj manĝas energion el la ekstera mondo. Kaj jes, ili estas ordigitaj. Sed por atingi tiun ordon ili ne detruas entropion: ili elfekas ĝin, ĉefe kiel varmo. La vivo sur Tero povas ŝajni cikle revenanta afero, sed finfine ĝi dependas de la energio de la suno, kaj la suno forbrulas sian hidrogenon ne cikle, sed definitive.
Vi certe jam ie vidis ĉi tiun formulon:
|
E = m ∙ c2 |
Ĝi diras ke energio havas mason. E estas la energio, m estas la maso, kaj c estas la rapido de lumo en vakuo. Se vi aldonas energion al sistemo, ekzemple plirapidigante la movadon de objekto, ĝia maso pligrandiĝas. Kaj inverse, se vi forprenas energion, vi forprenas mason.
|
Ĉe rapido v, la origina maso dividiĝas per la kvadrata radiko de 1 - v2 / c2. |
Temas pri tre malgranda masodiferenco, almenaŭ se la rapido ne estas neimageble granda. Ĉe rapido de 100 km/h, la maso de aŭtomobilo de 800 kg estos pligrandiĝinta per 0,344 mikrogramoj. Estas nur ĉe rapido de 260 000 km/s ke la maso estos duobla. Sed ĉe 300 000 km/s ĝi estos senfina.
Sed pri maso estas kiel pri varmo: energio ja havas mason, sed ne ĉiu maso estas uzebla kiel energio. Ne pensu ke vi iam transformos per magia gesto ĉi tiujn 8,5 gramojn (mi montras moneron de 2 eŭroj) al 212 milionoj da kiloŭathoroj da elektra energio.
Maso ja povas doni indikon pri disponebla energio. Ne se temas pri ĥemia energio: ĥemia energio estas tre malgranda kompare kun la maso de la reakciantaj substancoj. Se vi bruligas 2 kilogramojn da hidrogeno kun 16 kilogramoj da oksigeno, vi obtenos varmegan vaporon. Malvarmigu tiun vaporon, kaj vi obtenos ne 18 kilogramojn da likva akvo, sed 3 mikrogramojn malpli. Mi kalkulis tion. Laŭ mia scio, ne ekzistas sufiĉe preciza pesilo por kontroli ĝin.
En nuklea fiziko, la relativaj energioj estas pli grandaj, kaj ja mezureblaj kiel masodiferencoj. Ĉiuj atomoj estas malpli pezaj ol la sumo de la masoj de iliaj konstituantaj protonoj, neŭtronoj kaj elektronoj. Tio tradukas la fakton ke necesas aldoni energion por malligi la partojn.
Por normala hidrogeno, kies nukleo konsistas el simpla protono, la masa diferenco estas tre malgranda, 1,5 dekmiliononojn de la maso. Sed por peza hidrogeno, unu protono kaj unu neŭtrono, ĝi estas 1 elcento de la maso. La ligo inter nukleonoj estas milionfoje pli forta, ol inter la nukleo kaj la elektronoj. La masa diferenco, la liga energio de atomo, estas preskaŭ egala al la liga energio de nur la nukleo, kaj ĝi estas sufiĉe granda por mezurado.
Se ni dividas la ligan energion per la maso, ni trovos ke la plej stabila nukleo estas unu el la izotopoj de fero, kun 26 protonoj kaj 30 neŭtronoj. Pli malgrandaj nukleoj teorie povas doni energion pligrandiĝante, pli grandaj nukleoj povas doni energion malpligrandiĝante. La pligrandigo de nukleoj, nomata fuzio, estas kio donas energion al la steloj. Por tiu fuzio necesas grandaj temperaturo kaj premo, ĉar la nukleoj elektre forpuŝas unu la alian, kaj nur ĉe tre malgranda distanco la forta interago inter protonoj kaj neŭtronoj superas tiun forpuŝon. La necesa premo venas de la gravito, ĉar steloj ĉiam estas sufiĉe grandaj kaj pezaj.
Nia suno, kiel plej multaj videblaj steloj, nun forbrulas hidrogenon, farante heliumon. Poste, ĝi faros pli pezajn elementojn kiel karbono, nitrogeno, oksigeno, kaj fine la plej stabilajn feron kaj nikelon. Ĉe eksplodo de stelo, aŭ ĉe kolizio de du steloj, la energio estas tre koncentrita, kaj la eventoj tre rapidaj. Tio kaŭzas malekvilibron kaj malŝparon, kaj pli grandaj nukleoj ol fero formiĝas. Parto de tiuj nukleoj estas stabilaj, ĉar por fari el ili malpli energiajn nukleojn necesus komplikaj rearanĝoj. Plej multaj nestabilaj nukleoj rapide disiĝos, sed kelkaj duonstabilaj izotopoj povas longtempe pluekzisti. Ekzemple uranio 238, kies duoniĝa tempo estas 4,5 miliardoj da jaroj, plimalpli la aĝo de la tero. La malrapida disfalo de tiuj elementoj nun varmigas la internon de la tero. Rimarku: la fendebla uranio bezonata por nukleaj centraloj estas uranio 235, kies duoniĝa tempo estas nur 700 milionoj da jaroj. Pro tio ĝi konsistigas nur 0,7 % de la restinta uranio sur Tero.
Ni estas vivaĵoj, kaj kiel ĉiuj vivaĵoj ni bezonas energion por plu ekzisti.
Kompreneble ni manĝas. Krom tio, ni uzas eksterkorpan energion por varmiĝi, por fari lumon, por transporti aferojn kaj homojn, por fabriki diversajn substancojn kaj objektojn, kaj dum la lasta generacio ankaŭ pli kaj pli por komputiloj kaj komunikiloj. Cetere, jam tradicie unu kvarono de nia enkorpa energio estas uzata de la cerbo, kaj la unua maratono estis kurata por transdoni mesaĝon.
Mi preskaŭ forgesis mencii kuiradon. Ni estas la sola bestospecio kiu kuiras siajn manĝaĵojn, sed ni faras tion jam tiom longe, ke kuirado iĝis parto de nia digesta sistemo. Eĉ malvarmaj manĝaĵoj ofte estas kuiritaj, ekzemple pano.
Pri manĝaĵoj mi ne parolos, nek pri kuirado, fabrikado aŭ komputado. Mi ja parolos pri varmigado de domoj, pri transporto, kaj pri la farado de elektra kurento.
Mi komenciĝos per varmigado. Mi komencis mian profesian vivon kiel konsilisto pri izolado kaj hejtado de domoj. Intertempe, la teĥnikoj multe ŝanĝiĝis, sed mi povas doni kelkajn ĝeneralajn konsilojn kiuj daŭre validas.
En la belgia klimato, ekzistas neniu dubo ke domoj estu izolitaj dum la konstruado. Bone izolita domo estas pli komforta, kaj malpli multekosta ĉe varmigado. Por malnovaj domoj, oni devas distingi. Plej ofte valoras la penon izoli neenloĝatan subtegmenton, kaj anstataŭi fenestrojn kun unuoblaj vitraĵoj per duoblaj. Sed eksteraj muroj estas malpli facile adapteblaj.
Izolita ekstera muro konsistas, de interne eksteren, el portanta muro, izola tavolo, aera fendo, kaj kovranta ekstera parto. Havi izolaĵon malantaŭ la portantaj muroj, pligrandigas la varmokapaciton de la domo. Tio estus malavantaĝo ĉe kastelo kun tre dikaj muroj, kiun oni varmigus nur unufoje jare, okaze de novjara balo. La varmigado devus komenciĝi tutan semajnon antaŭ la festo. Sed en normale enloĝata domo, la varmokapacito kontribuas al pli regula temperaturo, loke kaj tempe. Dum somero vi profitos tage de la nokta malvarmo. Samtempe, la portanta muro protektas la izolaĵon kontraŭ endoma humideco. La ekstera muro kaj la aera fendo protektas la izolaĵon kontraŭ la pluvo kaj ebligas ĝian sekiĝon.
Por varmigi domon, nepre uzu varmon, ne elektron. Memoru kion mi diris pri entropio: laboro ĉiam konverteblas al varmo, sed ne inverse. Elektro estas altvalora energio, ĉar ĝi konverteblas al laboro. De la varmo uzita por fari la elektron, duono perdiĝis en turformaj fridigiloj. Prefere uzu bruligaĵon, aŭ varmon el suna varmopanelo, aŭ se vi havas sufiĉe grandan varmofonton kies temperaturo ne estas tro malalta, uzu elektron por funkciigi varmopumpilon.
Plej multe uzataj por centra hejtado en Belgio, estas hejtoleo kaj natura gaso. Ĉe ambaŭ, gravas ke la kaldrono havu kiom eble plej grandan efikecon: la bruligado estu kompleta, kun sufiĉe da aero, sed ankaŭ ne tro da aero, ĉar la flamo estu sufiĉe varma, kaj la tuta varmo de la flamo eniru la akvon de la kaldrono.
Moderna kondensiga kaldrono malvarmigas la forbrulajn gasojn ĝis tioma grado, ke la akvovaporo en ili kondensiĝas, redonante sian vaporigan varmon al la kaldrono. La kaldrono ja konsistu el bona materialo, rezistanta al rustiĝo. Ankaŭ la kameno estas speciala. En mia junaĝo, normala kameno suĉis la forbrulajn gasojn supren pro ilia varmo, ĉar ili estas multe pli malpezaj ol malvarma aero. Sed post kondensiga kaldrono, la gasoj ne estas sufiĉe varmaj por tio. Oni uzas ventilatoron kaj duoblan kamentubon. La interna tubo forigas la forbrulajn gasojn, kaj la ekstera tubo alportas la necesan freŝan aeron. Laŭlonge de la duobla tubo, la forbruligaj gasoj donas sian restintan varmon al la ensuĉata aero. Tiel, la varmoperdo de la tuta sistemo estas tre malgranda.
Sunaj varmopaneloj kutime estas uzataj por varmigi banakvon, ĉar por hejtado de la tuta domo ili normale ne sufiĉas. Ili ja estas kombineblaj kun varmopumpilo kaj subtera varmokonservujo, en sistemo kiu uzas someran varmon por vintra varmigado.
Plej multaj sistemoj kun varmopumpiloj nun uzas eksteran aeron kiel varmofonton. Mi dubas pri ilia efikeco en Belgio. En pli varma klimato, tia sistemo estas tre bona, ĉar ĝi samtempe funkcias kiel somera malvarmigilo. En vintro, se la ekstera temperaturo ne estas tro malalta, ĝi donas multan varmon por malmulta elektro. Sed ekde 5 celsiusaj gradoj, komenciĝas problemoj. La krado kiu prenas la eksteran varmon, ĉiam estas iom pli malvarma ol la aero. Ekde 5°, ĝi komencas frostiĝi. Ĉiam pli dika tavolo de glacio izolas la kradon, kaj ĝia temperaturo pli kaj pli malaltiĝas. Pro tio oni bezonas pli da elektro por la pumpado. Kiam la glacio iĝis tro dika, oni devas malfrostigi la kradon. Tio okazos aŭtomate, sed kostos aldonan energion.
Kio ankaŭ eblas: kombinita farado de varmo kaj elektro. Tio ĉiam eblas kiam oni bezonas varmon ĉe temperaturo pli malalta ol la alta temperaturo uzebla por varmomaŝino. Oni faras elektron per varmomaŝino kiu funkcias inter la varmega temperaturo kaj la bezonata varmeta temperaturo. La varmomaŝino estas malpli efika ol normale, ĉar la temperaturodiferenco estas malpli granda. Kaj oni eltiras malpli da varmo el la brulaĵo, ĉar parto estas konvertita al elektro. Sed ĉar oni bezonas la varmon, kaj ankaŭ povas uzi la elektron, la sistemo sume donas profiton, ĉar la gajnita elektro valoras pli ol la perdita varmo.
La sistemo unue estis uzata en la industrio. Mi iam vizitis paperfabrikon kie la alteta temperaturo bezonata estis vaporo de 200°C. Sed ĉe pli malalta temperaturo la gajno estas pli granda. La sistemo tre konvenas por la hejtado de oficejoj. Por individuaj domoj ĝi estas tro komplika, sed ĝi estas uzata por la komuna hejtado de apartamentoj kaj de urbaj kvartaloj. Oni ja bezonas sistemon por mezuri la individuan konsumon de varmo. Ne faru kiel en Rusio, kie oni ne mezuras la konsumon, kaj la teĥniko eĉ ne ebligas ĝian limigadon. Radiatoroj ne havas kranon, kaj se estas tro varme, oni devas malfermi fenestron.
Koncerne transporto, mi estas feliĉa homo. Mi neniam devis akcepti firmaan veturilon anstataŭ parto de mia salajro. Mi neniam devis ŝofori al la laboro, kaj ĉiam povis veturi legante gazeton aŭ libron.
Krom komforte, tiel iri al la laboro ankaŭ estas energiŝpare. Pli bone estus, loĝi pli proksime de la laborejo. Sed se transporto necesas, komuna transporto estas energiŝpara, kondiĉe ke la veturiloj estu sufiĉe plenaj dum sufiĉe granda parto de la vojo, kaj ke ili ne tro plilongigu la vojon por preni kaj demeti pliajn pasaĝerojn.
Sed mi parolu pri la veturiloj mem. Mi ne spertas pri motoroj. Mi ja povas diri ion pri vojoj, kaj pri la veturiloj kiuj uzas ilin.
Laboro estas forto foje distanco. Se la distanco estas donita, la energio dependas nur de la forto necesa por movigi la veturilon. Kompreneble, oni bezonas forton por plirapidiĝi, kaj normale ĉiu bremsado estas perdo de energio. Sed mi supozos ke la rapido estas konstanta kaj la vojo ebena.
Por sledo, la necesa forto por subteni movadon kiu jam komenciĝis estas F = µd ∙ FN. En tiu formulo, FN estas la pezo (fakte, la forto perpendikulara al la movado), kaj µd estas konstanto, kiun oni nomas la dinamikan koeficienton de frotado. Tiu koeficiento dependas de la materialoj de la sledo kaj de la vojo. Por ŝtalo sur glacio ĝi estas 0,015, por ŝtalo sur ŝtalo 0,2, kaj por kaŭĉuko sur betono ĝi estas 0,8. Kaŭĉukaj sledoj estas surprize ofte uzataj, sed nur sur mallongaj distancoj: ĝenerale ne pli ol kelkaj metroj, ĵus antaŭ kolizio.
Por rulanta veturilo, la sama formulo validas, sed kun alia koeficiento. Oni nomas ĝin koeficiento de rulrezisto, kaj ankaŭ ĝi dependas de la materialoj de la rado kaj de la vojo. Ĉe pneŭoj, ĝi ankaŭ dependas de la aerpremo, kaj la tuta rezisto ĉiam konsistas el kontribuo de la vojo kaj kontribuo de la lagroj. Por radoj de fervojveturilo la koeficiento estas inter 0,001 kaj 0,002, por pneŭoj sur betono ĝi estas dekfoje pli, inter 0,01 kaj 0,02.
La forto necesa al boato por moviĝi, estas plimalpli proporcia al la kvadrato de ĝia rapido. Ĉe malgranda rapido, boato ĉiam bezonas malpli da energio ol surtera veturilo, sed la energio forte dependas de la rapido. Ĉe surteraj veturiloj ni ankaŭ devas aldoni forton proporcian al la kvadrato de la rapido, pro rezisto de aero, sed tiu estas multe malpli granda ol la rezisto de akvo. Ĝis 30 km/h, ĝi preskaŭ ne gravas.
Pri flugantaj veturiloj mi ne havas simplan formulon, sed aviadilo normale bezonas pli da energio ol rapida aŭtomobilo, kaj helikoptero, kvankam malpli rapida, uzas dufoje la energion de aviadilo.
La elekto de transportilo dependas de la disponeblaj vojoj kaj de la energibezono de la veturiloj, sed ankaŭ de iliaj rapido kaj grando. Ĉe rapido, pensu pri la disponebla tempo. Oni neniam transportas fragojn per transoceana ŝipo, nek bananojn per aviadilo. Ĉe grando, memoru kion mi diris pri la komuna transporto de personoj: provu vojaĝi laŭ rekta vojo, per plena veturilo. Ĉe trajnoj, plena veturilo povas esti tuta trajno, sed eble nur plena vagono. Vagonoj estas sufiĉe facile rekombineblaj: oni povas plenigi trajnon kun pli ol unu destino, kaj ĉe destino alvenos trajno el pli ol unu origino. Same pri kontenerŝipo. La ĉefa parto de la vojaĝo okazas per granda ŝipo, sed la komenca kaj fina partoj povas okazi per riverboato, trajno aŭ kamiono. La transportunuo estas kontenero.
La elektra reto estas vaste uzata, kaj ĝia energio venas el preskaŭ ĉiuj konataj fontoj. Du energifontoj nun estas tre kontestataj, pro malsamaj kialoj, kaj tial ne ĉiam de la samaj personoj: fosiliaj brulaĵoj, kaj nuklea energio. En Belgio ili nun estas la ĉefaj fontoj de energio, tial mi ĉefe parolos pri ili. Pri alternativaj energioj mi parolos en alia prelego, pri "daŭrigebla disvolviĝo". Sed unue, mi diros ion pri la reto mem.
Elektra kurento devas esti farata dum ĝi estas uzata. Ĉiumomente, sufiĉe da centraloj devas esti pretaj produkti la deziratan kurenton de tiu momento. Pro tio, diverstipaj centraloj estas uzataj:
Iuj centraloj, malfacile en- kaj elŝalteblaj, tuttage liveras la bazan povumon. En Belgio temas pri nukleaj centraloj.
Centraloj kiuj uzas vaporon, varmigitan en kaldrono, laboras seninterrompe dum pluraj horoj aŭ tagoj. Ankaŭ ili povas liveri la bazan povumon.
Samnivele troviĝas tiuj generatoroj kiujn oni ja povas, sed ne volas elŝalti, ĉar la marĝenaj kostoj de kurentofarado estas tre malaltaj. Temas ekzemple pri ventoturbinoj.
Hidraŭlikaj (akvopovaj) centraloj ĝenerale ankaŭ havas malaltan marĝenan koston, sed la momente ne uzata energio ne estos perdita. Tial ili ja povas esti elŝaltataj dum malpintaj horoj.
Gasturbinoj kaj dizelaj motoroj liveras elektron nur dum la pintaj kvaronhoroj. Ili ankaŭ povas kompensi truojn en la produktado el nereguleblaj fontoj kiel suno kaj vento.
Specialan funkcion havas centraloj kiuj konservas kaj reuzas la energion de troa elektro. Ekzistas diversaj sistemoj, sed en Belgio estas nur unu tia centralo, ĝi troviĝas en Coo kaj estas pumpilcentralo. Pumpilcentralo estas inversigebla akvopova centralo. Laŭbezone, ĝi pumpas akvon supren, aŭ uzas pumpitan akvon por fari elektron. Pumpilcentralo ne estas energifonto, sed pura konservilo de energio.
Pri klimato, multo estas sciata, kaj multo ne estas sciata. Certe estas, ke inter 1880 kaj 2012, la mezuma temperaturo de la aero apud la tera surfaco plialtiĝis plimalpli per 0,85°C (inter 0.65 kaj 1,06), ĝi daŭre plialtiĝas kaj jam neeviteble plialtiĝos dum almenaŭ unu jarcento. Certe estas ankaŭ, ke oni povas influi tion per pligrandigo aŭ limigo de la kvanto de forcejaj gasoj en la atmosfero, ĉefe de karbondioksido kaj de metano.
Ĉu tiu varmiĝo estas bona, malbona, ne grava? Pri tio estas diversaj opinioj. En Kanado kaj Rusio, multaj dubas ĉu varmiĝo ne povus esti bona. En malaltaj landoj apud maroj, kaj ĉefe sur insuloj en la Pacifika Oceano, oni certas ke ĝi estas tre malbona. Plej multaj klimatologoj kaj paleontologoj pensas ke, almenaŭ por la unuaj generacioj, estus bone limigi la grandon kaj rapidon de la plivarmiĝo. Por tio necesas eviti troan uzadon de fosiliaj brulaĵoj.
Ĉiuj uzataj brulaĵoj konsistas el karbono kaj hidrogeno. Ĉe bruligo ili produktas karbondioksidon kaj akvon.
Karbo estas preskaŭ pura karbono. Ĝi produktas nur karbondioksidon.
Lignito aŭ brunkarbo estas malpli pura karbo. Ĝi entenas akvon, kio malpliigas ĝian varmigan valoron. Pro tio ĝi eligas eĉ pli da karbondioksido por la sama energio, kaj aldone pli nocajn gasojn kiel sulfurajn oksidojn.
Metano, natura gaso, produktas por la sama energio malpli ol duonon de la karbondioksido el karbo. Ĝi ja mem estas forceja gaso, kaj tial gravas kiel oni obtenis ĝin. Se ĝi venas el marĉoj, aŭ el la fekaĵo de bovoj, tiam ĝi estas kvazaŭ forprenita el la atmosfero, kio estas pura gajno. Se ĝi venas el profundo, gravas la perdoj kiuj okazis dum la kolektado kaj la distribuado.
Petroloj, la diversaj frakcioj de nafto, troviĝas meze inter karbo kaj senperde obtenita metano: malpli da karbondioksido ol el karbo, sed pli ol el metano.
Vi povus rimarkigi, ke mi ne menciis hidrogenon. Hidrogena gaso estas tre pura brulaĵo, kiu donas neniom da karbondioksido. Sed ĝi ne estas fonto de energio. Nenie sur tero troviĝas granda natura rezervo de hidrogena gaso. Ĉiu hidrogeno uzata estis antaŭe fabrikita el akvo kaj energio. Hidrogeno estas transportilo de energio, kiel elektra kurento, kaj konservilo, kiel pumpilcentralo, sed ne fonto.
Kaj kio pri ligno, aŭ plantaj oleoj? Kiel brulaĵoj, ili ne multe diferas de lignito aŭ de petroloj. Ke oni tamen parolas nur pri la evito de fosiliaj brulaĵoj, venas el la ideo de anstataŭigeblo: karbondioksido el plantaj materialoj povas denove eniri plantojn, sed fosilia karbondioksido estas suplemento, kiun la ekzistantaj plantoj ne povos ensorbi. Temas pri la kvanto, ne pri iu eco de la brulaĵo mem.
Nuklea energio estas tre koncentrita energio. Ĝi estas ideala por fari bombojn. Malgranda, facile transportebla objekto, entenas sufiĉan energion por detrui tutan urbon. Sed pro la sama kialo ĝi estas malfacile bridebla. Provu konvinki fortulon ke li ĉiusekunde forŝovu plumeton. La teĥnikaj problemoj ne estas solvitaj, kaj estas nur pro ideologiaj kialoj ke oni tamen antaŭenigis, antaŭ duonjarcento, la "pacan uzadon de atoma energio".
Ne solvitaj, mi diris. Se temas pri fuzio, ĉiuj konsentos. Kvin landoj jam faris hidrogenajn bombojn. Kaj ankaŭ limigita kunigo de nukleoj jam okazis. Sed por tiu limigita kunigo per magnetaj fortoj, necesis tiom da energio, kaj la kolekto de la kreita energio estis tiom malefika, ke sume ĝi kostis energion. Oni daŭre provas plibonigi la metodojn, sed ne baldaŭ atendas uzeblan rezulton.
Fisio, la fendo de tro grandaj atomoj, ja estas uzata industriskale, kvankam ankaŭ tiu teĥniko ne estas preta. Estas du problemoj, ambaŭ solvitaj per politikaj, ne per teĥnikaj rimedoj.
Unue, la radioaktivaj defalaĵoj. Uranio, eĉ la fisebla uranio 235, havas relative longan duoniĝan tempon. Tial ĝia radioaktiveco estas relative malgranda. En kaj ĉirkaŭ la reaktoro kreiĝas multe pli radioaktivaj substancoj. Kompreneble, pli radioaktivaj signifas malpli longdaŭraj. Sed la daŭro kun kiu mi komparas ja estas miliardo da jaroj. Dum dek mil jaroj, la totala aktiveco de la defalaĵoj de nuklea centralo restos pli granda ol estus tiu de la originaj krudmaterialoj.
Por tamen ebligi la pacan uzadon de nuklea energio, la ŝtato transprenis la eternan respondecon pri tiuj materialoj, kontraŭ pago de la ĉiujaraj konservadokostoj dum ekzistos la centralo.
Due, la danĝero. Ekzistas aliaj danĝeraj fabrikoj, ekzemple fabrikoj kiuj faras aŭ prilaboras venenaĵojn aŭ eksplodaĵojn. Sed la ekspluatantoj de tiaj fabrikoj estas laŭleĝe respondecaj pro ĉiu akcidento kiu tie okazas. Ili devos ripari la damaĝojn, aŭ se riparo ne eblas, pagi rekompenson. Pro tio, ili provos kiom eble eviti akcidentojn.
La ekspluatanto mem povas esti viktimo de malbonaj materialoj. Tiam li rajtos rekuperi parton de la kostoj de la liverintoj de tiuj materialoj. Kaj ĉe granda akcidento, la ekspluatanto ruiniĝos, sed asekuro pagos la damaĝojn. Fabrikoj ne rajtas ekfunkcii se ili ne estas taŭge asekuritaj. La asekuro antaŭe taksos la riskon, kaj postulos pagon sufiĉan laŭ la risko. Tiel, ĝi instigos ekspluatanton kaj liverantojn al singardo.
Estas unu escepto al tiu ĝenerala leĝaro. Laŭ internacia traktato subskribita en Parizo en 1960, liverintoj ne respondecas ĉe nuklea akcidento, kaj la respondeco de ekspluatanto estas limigita. La limo mem ne estis fiksita de la traktato: ĉiu lando determinu ĝin mem je minimume 700 milionoj da eŭroj. En Belgio ĝi nun estas 1,2 miliardoj. Por kompari: la nuklea akcidento de Fukuŝimo kostis proksimume 186 miliardojn da eŭroj, 155-foje kion devos pagi la ekspluatanto aŭ lia asekuro se io simila okazos en Belgio. Sen tiu speciala reĝimo, la paca uzado de nuklea energio ne povus konkurenci kun malpli multekostaj fontoj de energio.
Jen ĉio. Mi parolis pri energio. Energio estas laboro. Energio ne vere malaperas, sed eluziĝas fariĝante varmo.
Ĉu ni bezonas energion? Kompreneble ni bezonas ĝin, eĉ se la fontoj estas malpuraj aŭ danĝeraj. Sed ni trovu solvojn por tiuj problemoj. Pri tio mi parolos alian fojon.
Dato en kiu tiu ĉi paĝo estis lastfoje aktualigita: 2018-03-16