Padło pytanie:
Czy z mrozu kanadyjskiego można wytworzyć energię? Czy generalnie z mrozu można wytworzyć?
Dr Rożek opisał czym jest temperatura, po czym dodał m.in:
Jeżeli coś ma temperaturę -1, -2, -5°C, to, choć jest to zimne, to nie jest to totalnie pozbawione energii, te cząsteczki trochę tam drgają.
oraz:
Jeżeli bardzo się postaramy, to jesteśmy w stanie wyciągnąć trochę energii z czegoś, co ma temperaturę poniżej zera.
Warto podkreślić, że to zero nie jest żadnym istotnym progiem dla temperatur w fizyce. Przyjęliśmy sobie skalę, z zerem w tym miejscu, ponieważ bardzo ważna dla nas popularna na naszej planecie substancja – woda – pod ciśnieniem panującym na jej powierzchni akurat zmienia stan skupienia. Dla mnóstwa innych związków nie jest to istotny punkt.
Jednak sama, czy niska, czy nawet bardzo wysoka temperatura nie gwarantuje nam możliwości czerpania energii.
Dr Rożek dodał jeszcze:
… natomiast znam wiele procesów i wiele urządzeń, które potrafią energię pozyskiwać z otoczenia o wysokiej temperaturze.
Tu należą się drobne wyjaśnienia.
Żeby czerpać energię z ciepła, trzeba koniecznie mieć „obok” coś chłodniejszego. Nie chodzi tu o ograniczenia techniczne, ale o jedno z podstawowych praw fizyki, jaką znamy. Żeby elektrownia cieplna (na przykład węglowa) mogła pozyskiwać energię z rozszerzającej się wody (pary) – musi mieć wcześniej dostarczoną tę wodę „na zimno”. Silnik spalinowy musi mieć dostęp do chłodnego ( w porównaniu z temperaturą spalania paliwa) powietrza. Jeśli chcielibyśmy budować elektrownię na planecie Wenus, mielibyśmy ogromny problem. To, że jest tam tak gorąco, wcale nie pozwoliłoby nam uzyskać więcej energii. Wręcz przeciwnie, równomierny upał mógłby zupełnie uniemożliwić nam jej pozyskiwanie za pomocą silników cieplnych.
Energię z ciepła możemy pozyskiwać tylko transportując ciepło z ciał cieplejszych do zimniejszych i podbierając część tej energii (nigdy nie możemy pozyskać jej całej). Za to, jeśli chcemy ochłodzić zimne, (a przy okazji chcąc, nie chcąc – podgrzać ciepłe) musimy jeszcze dostarczyć energię. To dlatego chłodziarka (lodówka), choć zabiera ciepło ze swojego wnętrza, potrzebuje zasilania i do tego grzeje w innym miejscu, w dodatku bardziej, niż chłodzi.
Dlatego otwarta włączona lodówka grzeje, a nie chłodzi kuchnię.
Wróćmy jeszcze do „kanadyjskiego mrozu” z pytania. Jeśli postawimy elektrownię cieplną w owej kanadyjskiej tundrze, a najlepiej nad chłodnym jeziorem lub przy lodowcu, to będziemy mogli uzyskać nieco więcej energii ze spalania paliwa niż w siłowni pracującej w cieplejszym klimacie (po czym sporo tej energii stracimy przesyłając ją do odbiorców, a do tego zniszczymy bogate przyrodniczo tereny). Jak donosił wówczas Kalejdoskop Techniki, w latach ’70 XX w. rozważano czerpanie energii z topienia lodowców na pobliskiej względem „kanadyjskich mrozów” Grenlandii.
Lód miałby się topić – w lecie dzięki pokryciu lodowców czarnym materiałem, a zimą – w wyniku ogrzewania… reaktorami jądrowymi. Woda miała napędzać turbiny i spływać do morza. Trudno tu jednak mówić o czerpaniu energii z mrozu. Ów mróz zapewniłby jedynie zawczasu zmagazynowanie na dużej wysokości wody przetransportowanej tam dzięki energii słonecznej.
Do roztopienia lodu potrzeba naprawdę sporo energii. Małe znaczenie ma jego wcześniejsza temperatura. Nawet jeśli byłby schłodzony do typowej w tamtej okolicy temperatury -30°C, to i tak ok. 1/4 energii zużywalibyśmy na jego podgrzanie, a pozostałe 3/4 na roztopienie po osiągnięciu 0°C. Jeśli ten lód topilibyśmy na maksymalnej dostępnej tam wysokości 3,3km nad poziomem morza, to przy zastosowaniu najsprawniejszych turbin odzyskalibyśmy mniej niż 10% włożonej energii. W porównaniu z panelami słonecznymi to jeszcze nie tak źle (współczesne mają sprawność do 20%) ale w stosunku do elektrowni jądrowej – fatalnie. Śniegu, przynajmniej na początku, by nie brakło – bieżące opady wystarczyłyby na pokrycie całego obecnego zapotrzebowania ludzi na energię elektryczną. Niestety zamiast części gór lodowych do morza uchodziłaby woda, co miałoby spory wpływ na okoliczny klimat. Pozostałby jeszcze problem przesyłu tej energii do bardziej zaludnionych i uprzemysłowionych niż Grenlandia części planety i strat po drodze, które jeszcze bardziej obniżyłyby sprawność całego procederu.
Takie pomysły świadczą o tym, że jako gatunek jesteśmy nieustannym i nieprzewidywalnym zagrożeniem dla życia na planecie.
Odpowiedzi z Ziemi 