Η διαρκής ανάπτυξη θα οδηγήσει σε ενεργειακές απαιτήσεις που δεν θα μπορούν να καλυφθούν ούτε από τον Ήλιο

Ακούω διαρκώς να μιλάνε για τον κίνδυνο να μπει ο κόσμος σε παρατεταμένη περίοδο ύφεσης. Το ερώτημα όμως είναι άλλο: μπορούμε να έχουμε διαρκή ανάπτυξη; Ας δούμε μερικά πραγματάκια.

Ο όρος ανάπτυξη δεν είναι αφηρημένος. Έχει να κάνει με την ενέργεια που χρησιμοποιεί η ανθρωπότητα. Αυτή τη στιγμή μιλάμε για 12TW σε ισχύ παγκοσμίως. Ας υποθέσουμε ότι το ποσό αυτό αυξάνεται κατά 2.3% κάθε χρόνο. Στην πραγματικότητα η παγκόσμια ανάπτυξη είναι υψηλότερη αλλά ας κάνουμε έναν πιο συντηρητικό υπολογισμό εμείς. Οι υπολογισμοί μπορούν να γίνουν με την χρήση κάποιας γλώσσας προγραμματισμού ή με προγράμματα όπως το Mathematica.

Το αποτέλεσμα των υπολογισμών φαίνεται στο παραπάνω γράφημα.

Υπάρχει ένα μέγεθος που καλείται ηλιακή σταθερά και είναι το ποσό της ηλιακής ισχύος που φθάνει στο όριο της ατμόσφαιρας ανά μονάδα επιφάνειας ($1.740W/m^2$). Υποθέτοντας ότι δεν υπάρχει ανάκλαση της ηλιακής ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα (το οποίο είναι ψευδές, αφού μέρος αυτής ανακλάται στην νεφοκάλυψη και στους πόλους) τότε το ποσό που φθάνει στο 27% της γήινης επιφάνειας που αποτελεί το χέρσο μέρος του πλανήτη είναι $1.69 10^{20}Watt$. 

Αν καλύψουμε όλο το στέρεο μέρος της Γης με ηλιακούς συλλέκτες απόδοσης 20%, τότε το ποσό της ισχύος που θα πάρουμε θα είναι ίσο με $3.38 10^{19}Watt$. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς μας και το παραπάνω γράφημα, με ανάπτυξη 2.3%, ο άνθρωπος θα χρειάζεται ενέργεια ίση με την ποσότητα αυτή σε 652 χρόνια. Αν πάλι υπερνικήσουμε τον β' νόμο της θερμοδυναμικής και φτιάξουμε συλλέκτες με 100% απόδοση τότε θα φτάσουμε στα 724 χρόνια.

Αν πάλι καλύψουμε και τους Ωκεανούς με φωτοβολταικά θα πάρουμε με συλλέκτες απόδοσης 100% ισχύ ίση με $6.26 10^{20}Watt$ και παράταση μέχρι τα 781 χρόνια, δηλ. μόνο 57 χρόνια επιπλέον.

Αλλά ας δοκιμάσουμε κάτι ακόμη πιο τρελό, να περιβάλλουμε τον Ήλιο με κάτοπτρα και να πάρουμε όλη την ενέργεια που εκπέμπει μέσω της ακτινοβολίας στο σύμπαν. Μιλάμε για ισχύς της τάξης των $3.4 10^{26}Watt$. Βάσει των υπολογισμών μας θα φθάσουμε σε αυτή την ενέργεια σε 1362 χρόνια.

Θα μου πείτε μέχρι τότε ποιος ζει και ποιος πεθαίνει. Και όμως, η ιστορία της ανθρωπότητας είναι μεγαλύτερη των 10,000 χρόνων. Είναι λογικό να περιμένουμε ότι ο άνθρωπος θα υπάρχει στον πλανήτη γι' άλλα τόσα.

Σκεφτείτε το, σε 1362 χρόνια θα χρειαζόμαστε έναν Ήλιο στην επιφάνεια της Γης.

Υπάρχει ένα πρόβλημα όμως. Η παραγωγή τόσο μεγάλης ισχύος απαιτεί και ανάλογες θερμοκρασίες αφού θα μπορεί να γίνεται μόνο είτε μέσω της σχάσης (πυρηνικά εργοστάσια) είτε μέσω της σύντηξης (που δεν έχει επιτευχθεί ακόμη). Οι Ήπιες Μορφές Ενέργειας δεν μπορούν σε καμία περίπτωση να παράγουν τέτοιες ενεργειακές πυκνότητες. Αν υποθέσουμε ότι η Γη είναι κατά προσέγγιση μέλαν σώμα και χρησιμοποιώντας τον νόμο των Stefan-Boltzmann παίρνουμε το παρακάτω διάγραμμα που απεικονίζει την θερμοκρασία συναρτήσει της παραγόμενης ισχύος.

Παρατηρούμε χαρακτηριστικά ότι για παραγωγή ενέργειας ίσης με αυτή που συλλέγεται από συλλέκτες απόδοσης 20% που καλύπτουν το χερσαίο τμήμα του πλανήτη η θερμοκρασία του πλανήτη θα είναι $764^οC$. Ενώ για όλη τη γήινη επιφάνεια με 100% απόδοση μιλάμε για θερμοκρασία $1883^οC$. Σημειώνεται ότι ο Σίδηρος λιώνει στους $1533^oC$!!!

Προφανώς λοιπόν δεν μπορούμε να παράγουμε αυτές τις ενέργειες γιατί απλά θα λιώσουμε!

Ποιο είναι το συμπέρασμα λοιπόν; Απλά, η διαρκής ανάπτυξη δεν είναι ούτε εφικτή ούτε και βιώσιμη. Καλό θα είναι να το βάλουμε καλά στο μυαλό μας αυτό. Στην πραγματικότητα αν όλοι ζούσαν όπως οι Αμερικάνοι θα χρειαζόμασταν 5.3 πλανήτες. Αν ήταν δε όπως οι Ευρωπαίοι, μόνο 3 πλανήτες!!!

Διαβάστε όλα τα ενδιαφέροντα άρθρα της Ανάλυσης, της Ανάλυσης ΙΙ, της Ανάλυσης ΙΙΙ και της Ανάλυσης IV.