Sunce je nama najbliža zvijezda te, neposredno ili posredno, izvor gotovo sve raspoložive energije na Zemlji. Sunčeva energija potječe od nuklearnih reakcija u njegovom središtu, gdje temperatura doseže 15 milijuna °C. Radi se o fuziji, kod koje spajanjem vodikovih atoma nastaje helij, uz oslobađanje velike količine energije. Svake sekunde na ovaj način u helij prelazi oko 600 milijuna tona vodika, pri čemu se masa od nekih 4 milijuna tona vodika pretvori u energiju. Ova se energija u vidu svjetlosti i topline širi u svemir pa tako jedan njezin mali dio dolazi i do Zemlje. Nuklearna fuzija odvija se na Suncu već oko 5 milijardi godina, kolika je njegova procijenjena starost, a prema raspoloživim zalihama vodika može se izračunati da će se nastaviti još otprilike 5 milijardi godina. Iako je sunčeva energija uzročnik većine izvora energije, u ovom poglavlju koncentrirat ću se na direktno iskorištavanje sunčeve energije. Pod optimalnim uvjetima, na površini Zemlje može se dobiti 1 kW/m2, a stvarna vrijednost ovisi o lokaciji, godišnjem dobu, dobu dana, vremenskim uvjetima itd. U Hrvatskoj je prosječna vrijednost dnevne insolacije na horizontalnu plohu 3-4,5 kWh/m2. Na karti koja prikazuje insolacijski nivo vidi se da Europa nije na vrlo pogodnom području za eksploataciju, ali unatoč tome u Europi je direktno iskorištavanje sunčeve energije u velikom porastu. Većinom je to rezultat politike pojedinih država koje subvencioniraju instaliranje elemenata za pretvorbu sunčeve energije u iskoristivi oblik energije. Osnovni problemi su iskorištavanja su mala gustoća energetskog toka, velike oscilacije intenziteta zračenja i veliki investicijski troškovi.

Osnovni principi direktnog iskorištavanja energije Sunca su:

solarni kolektori – pripremanje vruče vode i zagrijavanje prostorija
fotonaponske ćelije – direktna pretvorba sunčeve energije u električnu energiju
fokusiranje sunčeve energije – upotreba u velikim energetskim postrojenjima

SOLARNI KOLEKTORI

Solarni kolektori se najčešće montiraju na krov kuće. Vrlo su pogodni za grijanje vode po sunčanim vremenu. Kad je vrijeme loše mogu se koristiti u kombinaciji s električnim grijačem vode.
Solarni kolektori pretvaraju sunčevu energiju u toplinsku energiju vode (ili neke druge tekućine). Sistemi za grijanje vode mogu biti ili otvoreni, u kojima voda koju treba zagrijati prolazi direktno kroz kolektor na krovu, ili zatvoreni, u kojima su kolektori popunjeni tekućinom koja se ne smrzava (npr. antifriz). Zatvoreni sustavi mogu se koristiti bilo gdje, čak i kod vanjskih temperatura ispod nule. Tijekom dana, ako je lijepo vrijeme, voda može biti grijana samo u kolektorima. Ako vrijeme nije lijepo, kolektori pomažu u grijanju vode i time smanjuju potrošnju struje. Solarni kolektori su vrlo korisni i kod grijanja bazena. U tom slučaju temperatura vode je niska i jednostavnije je održavati temperaturu pomoću otvorenih sistema grijanja. Na takav način optimalna temperatura bazena održava se nekoliko tjedana više u godini nego bez sistema grijanja vode.
Postoje i kolektori koji direktno griju zrak. Ti sustavi cirkuliraju zrak kroz kolektore i na taj način prenose velik dio energije na zrak. Taj se zrak kasnije vrača u grijanu prostoriju i na taj način se održava temperatura u prostoriji. Kombinacijom grijanja zraka i grijanja vode može se postići vrlo velika ušteda.

U Europskoj Uniji znatno se povećava količina ugrađenih sustava za grijanje vode i prostorija. U 2000. godini prvi put se premašila granica od milijun m2 novo instaliranih sunčevih kolektora (instalirano je 1046140 m2 sunčevih kolektora). Njemačka i Austrija su lideri u iskorištavanju energije sunca za grijanje. Njemačka kampanja za promociju toplinske energije sunca “Solar Na Klar”, pokazuje veliku efikasnost. U 2001. je instalirano 900 000 m2, a u 2000. 615 000 m2 (+46.3%). U odnosu na cijelu Europu u Njemačkoj je 2000. godine instalirano više od 60% sustava. Plan Europske Unije je instalirati 100 milijuna m2 do 2010. godine. Trenutni pokazatelji su da će biti instalirano oko 80 milijuna m2 do 2010.

FOTONAPONSKE ČELIJE

Fotonaponske ćelije su poluvodički elementi koji direktno pretvaraju energiju sunčeva zračenja u električnu energiju. Efikasnost ime je od 10% za jeftinije izvedbe s amorfnim silicijem, do 25% za skuplje izvedbe. Za sada su još uvijek ekonomski nerentabilni jer im je cijena oko 6000 $/kW. Na slici desno prijazan je princip izrade fotonaponskih ćelija. Fotonaponske ćelije mogu se koristiti kao samostalni izvori energije ili kao dodatni izvor energije. Kao samostalni izvor energije koristi se npr. na satelitima, cestovnim znakovima, kalkulatorima i udaljenim objektima koji zahtijevaju dugotrajni izvor energije. U svemiru je i snaga sunčeva zračenja puno veća jer Zemljina atmosfera apsorbira veliki dio zračenja pa je i dobivena energija veća. Kao dodatni izvori energije fotonaponske ćelije mogu se na primjer priključiti na električnu mrežu, ali za sada je to neisplativo.

Fotonaponski efekt počeo je 1839. godine promatrati Henri Becquerel i na početku dvadesetog stoljeća bio je predmetom mnogih istraživanja. Jedina Nobelova nagrada koju je dobio Albert Einstein bila je za istraživanje solarne energije. 1954. su Bell Labs u SAD-u predstavili prvi fotonaponski članak koji je generirao upotrebljivu količinu električne energije, a do 1958. počelo je ugrađivanje u komercijalne aplikacije (osobito za svemirski program).

U Europskoj Uniji trenutno je 40% godišnji rast instalirane snage fotonaponskih ćelija. To se naizgled čini kao velik rast, ali u biti radi se o vrlo malim količinama, pa rast od 40% ne utječe posebno na ukupnu zastupljenost takvih izvora energije. U 2000. godini u Europskoj Uniji bilo je instalirano 183.5 MWp, a to je 43.6% povećanja u odnosu na 1999. I u tom području Njemačka je sa 113.8 MWp (uključujući 100 MWp priključenih na električnu mrežu) vodeća država u Europi. Kako velik udio može se zahvaliti Njemačkom zakonu o obnovljivim izvorima energije. Po tom zakonu otkupna cijena energije iz fotonaponskih ćelija je 0.5 € po kWh za prvih 350 MWp. Plan Europske Unije je instaliranje 3000 MWp do 2010. godine, ali sadašnji pokazatelji su da će do onda biti instalirano oko 1780 MWp.

FOKUSIRANJE SUNČEVE ENERGIJE

“Dish” sistem fokusiranja.

“Power Tower” konfiguracija zrcala fokusira Sunčevu energiju prema vrhu tornja.
Fokusiranje sunčeve energije upotrebljava se za pogon velikih generatora ili toplinskih pogona. Fokusiranje se postiže pomoći mnogo leća ili češće pomoću zrcala složenih u tanjur ili konfiguraciju tornja. Na slikama su prikazane konfiguracije tipa “Power Tower” i “Dish”. “Power tower” konfiguracije koriste kompjuterski kontrolirano polje zrcala za fokusiranje sunčevog zračenja na centralni toranj, koji onda pokreče glavni generator. Do sada su napravljeni demonstracijski sistemi koji imaju izlaznu snagu i iznad 10 MW. Ti novi sustavi imaju i mogućnost rada preko noći i u lošem vremenu tako da spremaju vruću tekućinu u vrlo efikasni spremnik (neka vrsta termo boce). “Dish” sistemi prate kretanje Sunca i na taj način fokusiraju sunčevo zračenje. Postoji još i “Trough” sistem fokusiranja sunčeva zračenja, koji može biti vrlo efikasan. Takve elektrane mogu biti vrlo jake: u Kaliforniji je instalirana elektrana snage 354 MW. Kada nema dovoljno energije od Sunca, sistemi koji fokusiraju sunčevo zračenje mogu se bez većih problema prebaciti na prirodni plin ili neki drugi izvor energije. To je moguće jer Sunce koristimo za grijanje tekućine, a kad nema sunca zagrijemo tekućinu ne neki drugi način. Problem kod fokusiranja je veliki potrebni prostor za elektranu, ali to se rješava tako da se elektrana radi npr. u pustinji. U pustinjama je ionako snaga sunčeva zračenja najizraženija. Veliki problem je i cijena zrcala i sustava za fokusiranje.

U 2008, kumulativno instalirani kapaciteti energije vjetra su se u svijetu povećali za skoro 29% što je najveći postotak od svih obnovljivih energetskih sektora. Na kraju 2008 godine tri četvrtine od gotovo 121 GW svjetskih kapaciteta za generiranje energije vjetra je bilo prisutno u članicama IEA (Wind member countries). Podaci koji se odnose na IEA, govore kako je 17,000 MW dodano u 2008 godini za totalni iznos od 92 GW ukupnog kapaciteta. Proizvodnja električne energije iz vjetra se također drastično povećala za više od 25% jer je IEA jako puno investirala u razvoj novih projekata vezanih za energiju vjetra. Zemlje članice koje se nalaze u Europi, Sjevernoj Americi, Aziji i Pacifiku dijele rezultate istraživanja kako bi još više razvile energiju vjetra i što lakše ju uklopile u svoj energetski sektor. Iako brojke oko proizvodnje energije iz vjetra djeluju velike valja istaknuti kako je energija vjetra sudjelovala sa samo 2% u zadovoljavanju totalne potražnje u zemljama članicama, no to je svejedno napredak u odnosu na 1,6% iz 2007.

Postotak energije vjetra usprkos svemu konstantno raste čak i u vrijeme globalne recesije, tako da kad se jednom svjetske ekonomije počnu oporavljati može očekivati i još veći rast. No problemi oko visoke cijene instalacija i ekonomske kompetitivnosti glede troškova za fosilnim gorivima su i dalje prisutni i oni su glavna zapreka daleko većem korištenju energije vjetra u mnogim krajevima svijeta. Energetski stručnjaci i znanstvenici smatraju kako će morati raditi na rješenjima kako povećati efikasnost vjetra na način da se osiguraju manji gubici energije no trenutno podaci svejedno daju puno razloga za optimizam te nadu da energija vjetra ima vrlo svijetlu budućnost.

Ispod ovog članka nalazi se tablica koja pokazuje glavne svjetske proizvođače energije vjetra. Iako SAD vodi to ipak ne znači kako Amerika upotrebljava u dovoljnoj mjeri energiju vjetra, barem ne u onom mjeri koja bi značila veću konkurenciju dominantnim fosilnim gorivima te definitivno ima više nego dovoljno mjesta za napredak u tom američkom gospodarskom sektoru. Njemačka i Španjolska su mnogo bolji primjeri iskorištavanja energije vjetra, pogotovo Njemačka gdje energija vjetra predstavlja jedan od glavnih izvora energije u ukupnom energetskom sektoru. Također možete vidjeti da Kina i Indija dvije ekonomije u naglom razvoju su također započele razvijati energiju vjetra, iako je to još jako daleko od iskorištavanja stvarnog potencijala energije vjetra koji postoji u tim zemljama.

———————————————

Iskorištavanje energije vjetra je najbrže rastući segment proizvodnje energije iz obnovljivih izvora. U zadnjih nekoliko godina turbine na vjetar znatno su poboljšane. Najbolji primjer je njemačko tržište turbina na kojemu se prosječna snaga od 470 kW 1995. godine povećala na 1280 kW 2001. godine. Ovo povećanje snage postiglo se odgovarajućim povećavanjem veličine turbina gonjenih vjetrom. Trenutno su u razvoju turbine koje će moći generirati snagu između 3 i 5 MW. Neki proizvođači već su predstavili svoje prototipove u tom razredu snage (njemačka tvrtka Enercon trebala bi proizvesti turbinu snage 4.5 MW). U nastavku teksta upotrebljavat ću izraz vjetrenjača zbog raširenosti tog izraza kod nas. Još se koriste izrazi vjetroelektrana, vjetrogenerator, električne turbine na vjetar i slično. Na slici prikazana je usporedba plana Europske unije sa trenutnim stanjem proizvodnje energije iz vjetra. Prema sadašnjim pokazateljima plan će biti ostvaren, čak će biti premašen za pola. Vrijednosti na slici su u megavatima (MW) i iz toga se vidi da je ukupna proizvedena energija zanemariva prema energiji dobivenoj iz neobnovljivih izvora energije. Zbog početne ekonomske neisplativosti i nestalnosti vjetra, instalacija vjetrenjača je privilegija koju si mogu priuštiti samo bogate zemlje. Trenutno je cijena vjetrenjače veća od cijene termoelektrane po MW instalirane snage (vjetrenjača košta oko 1000 €/kW instalirane snage, a termoelektrana 700 €/kW), ali razvojem tehnologije ta razlika sve je manja. Ukupna potrošnja energije u svijetu procijenjena je na oko 410×1015 (kvadrilijuna Btu) u 2000. godini, što iznosi 1.2×1014 kWh godišnje. Ukupno instalirana snaga vjetroelektrana do konca 2000. godine predviđena je na 17415 MW s prosječnim godišnjim radom elektrana od 2 500 sati, što daje 0.044×109 kWh godišnje raspoložive količine energije. Dakle, udio energije vjerta u ukupnoj potrošnji energije je vrlo mali.

Trenutni trend instaliranja elektrana na vjetar.

Njemačka je trenutni lider u proizvodnji električne energije iz vjetra sa 8750 MW, a to je više od jedne trećine ukupno instalirane snage vjetrenjača u svijetu. Toliko instaliranih vjetrenjača u Njemačkoj rezultat je politike njemačke vlade koja poticajnim mjerama pomaže instalaciju novih kapaciteta. Zbog toga u 2001. godini ukupno instalirana snaga povećala se za 43.7%. U Španjolskoj, Danskoj i Italiji također raste instalirani kapacitet. Od sveukupne proizvodnje električne energije Danska dobiva 14% od vjetra i dalje ubrzanim tempom gradi nove kapacitete. Namjera Danske je da takvim pristupom do 2030. godine 50% energetskih potreba kućanstava zadovolji iskorištavanjem energije vjetra. U SAD-u je trenutno instalirano 6.374 MW vjetrenjača. Tako mala instalirana snaga u gospodarski najjačoj zemlji svijeta rezultat je tradicionalnog američkog oslanjanja na fosilna goriva. U Hrvatskoj za sad nema većih dosega na tom području. Studije su pokazale da kod nas instaliranje generatora na vjetar ne bi bilo isplativo čak ni na nekim otocima gdje vjetar puše skoro cijelu godinu. Unatoč tome gradi se polje vjetrenjača na otoku Pagu. Naizgled, pozicija je idealna za vjetrenjače jer većina ljudi odmah pomisli na senjsku buru u podvelebitskom kanalu. Ali ta bura koja katkad puše i preko 150 km/h nije dobra za generiranje struje jer takav vjetar može jedino razbiti vjetrenjaču. Povoljan vjetar je onaj koji je umjeren i stalan, a takav je npr. maestral koji puše ljeti s mora prema kopnu.

NASTANAK VJETRA I PRINCIPI ISKORIŠTAVANJA

Princip pretvorbe i način priključivanja vjetrenjače na električnu mrežu. Moguća primjena je da se energija dobivena iz vjetra koristi kao sekundarni izvor energije za kućanstvo.
Energija vjetra je transformirani oblik sunčeve energije. Sunce neravnomjerno zagrijava različite dijelove Zemlje i to rezultira različitim tlakovima zraka, a vjetar nastaje zbog težnje za izjednačavanjem tlakova zraka. Postoje dijelovi Zemlje na kojima pušu takozvani stalni (planetarni) vjetrovi i na tim područjima je iskorištavanje energije vjetra najisplativije. Dobre pozicije su obale oceana i pučina mora. Pučina se ističe kao najbolja pozicija zbog stalnosti vjetrova, ali cijene instalacije i transporta energije koče takvu eksploataciju. Kod pretvorbe kinetičke energije vjetra u mehaničku energiju (okretanje osovine generatora) iskorištava se samo razlika brzine vjetra na ulazu i na izlazu. Albert Betz, njemački fizičar dao je još davne 1919. godine zakon energije vjetra, a koji je publiciran 1926. godine u knjizi “Wind-Energie”. Njime je dan kvalitativni aspekt znanja iz mogućnosti iskorištavanja energije vjetra i turbina na vjetar. Njegov zakon kaže da možemo pretvoriti manje od 16/27 ili 59% kinetičke energije vjetra u mehaničku energiju pomoću turbine na vjetar. 59% je teoretski maksimum, a u praksi se može pretvoriti između 35% i 45% energije vjetra.

Kao dobre strane iskorištavanja energije vjetra ističu se visoka pouzdanost rada postrojenja, nema troškova za gorivo i nema zagađivanja okoline. Loše strane su visoki troškovi izgradnje i promjenjivost brzine vjetra (ne može se garantirati isporučivanje energije). Za domaćinstva vrlo su interesantne male vjetrenjače snage do nekoliko desetaka kW. One se mogu koristiti kao dodatni izvor energije ili kao primarni izvor energije u udaljenim područjima. Kad se koriste kao primarni izvor energije nužno im se dodaju baterije (akumulatori) u koje se energija sprema kad se generira više od potrošnje. Velike vjetrenjače često se instaliraju u park vjetrenjača i preko transformatora spajaju se na električnu mrežu.

ATLAS RASPOLOŽIVOSTI VJETRA

Europska unija i SAD izradile su atlase svojih resursa vjetra za brzine vjetra na 45 metara iznad površine zemlje. Trenutno za Hrvatsku ne postoji takav atlas jer je mjerenje potrebnih brzina vjetra dugotrajan i skup proces. Iz tih karata može se vidjeti da je jedna četvrtina površine Europske unije idealna za instaliranje vjetrenjača. Danska mjeri svoje potencijale vjetra još od 1979. godine. Rezultat toga je da Danska danas ima najpreciznije informacije o vjetru, a to iskorištava za postavljanje novih vjetrenjača. Sjedinjene Američke Države uložile su golema sredstva u izradu atlasa potencijalne energije vjetra za sva svoja područja. Gotovo 50 % ukupne površine SAD-a izuzetno je povoljno za iskorištavanje energije vjetra. Tu, dakako, dolaze visoki prostori zapadne i jugoistočne obalne fasade, osobito sjeverna područja uz Kanadu, gdje se udio električnih potencijala vjetra kreće od 15% do čak 36%. Taj centralni dio prostora SAD-a odnosi se na goleme površine pod prerijama. Uz geografsko pozicioniranje vjetrenjača, vrlo je bitna i visina tornjeva. Za svakih 10 metara visine tornja cijena se uvećava za 15 000 dolara. Veće turbine davat će više energije, ali zato različiti promjeri zahtijevaju veću visinu tornja, a oni diktiraju veću ili manju snagu turbine. Tako će za snagu turbine od 225 kW rotor imati raspon 27 metara, za 600 kW 43 metra, a za 1500 kW 60 metara. Danas se smatra da potreban minimum mora biti zadovoljen u pogledu rada vjetrenjače, a to je brzina vjetra od 25 km/h ili 6,9 m/s. U novije vrijeme grade se multi-megavatne turbine, poput one koja je koncem 1999. godine montirana u Danskoj: NEG Micon vjetrenjača od 2 MW ima rotor promjera 72 metra i nalazi se na 68 metara visokom tornju.

Puno vremena se mislilo da je prirodni plin beskoristan. Čak i danas se u nekim državama rješavaju tog plina tako da ga spaljuju u velikim bakljama. Glavnim dijelom sačinjen je od metana, jednostavnog spoja koji se sastoji od jednog atoma ugljika i četiri atoma vodika. Metan je visoko zapaljiv i sagorijeva gotovo potpuno. Nakon sagorijevanja ne ostaje pepela, a zagađivanje zraka je vrlo malo. Prirodni plin nema boje, okusa, mirisa ni oblika u svojoj prirodnoj formi, pa je prema tome ljudima neprimjetan. Zbog toga im kompanije dodaju kemikaliju koja ima miris pokvarenog jaja. Taj miris omogućava ljudima laku detekciju puštanja plina u kući.

1821. godine u Fredoniji, New York, William A. Hart izbušio je 27 stopa duboku bušotinu s ciljem povećanja protoka prirodnog plina na površinu. Zbog toga se ta godina uzima kao početak namjernog iskorištavanja prirodnog plina. Prvi zapisi o prirodnom plinu sežu do oko 100. godine poslije Krista kad su prvi put zabilježene “vječne baklje” na području današnjeg Iraka. Te “vječne baklje” najvjerojatnije su rezultat propuštanja prirodnog plina kroz zemljinu koru, a zapalila ga je munja. U 19. stoljeću prirodni plin korišten je gotovo isključivo za ulične svjetiljke. U to vrijeme nije još bilo plinovoda i masovna distribucija po kućanstvima nije bila moguća. Oko 1890. godine većina gradova počela je koristiti električnu energiju za rasvjetu, pa su proizvođači prirodnog plina počeli tražiti nova tržišta za svoj proizvod. 1885. godine Robert Bunsen izumio je plamenik koji je miješao zrak s prirodnim plinom. Taj izum omogućio je iskorištavanje prirodnog plina za kuhanje i grijanje prostorija. Prvi značajniji plinovod napravljen je 1891. godine. Bio je dug 120 milja i prenosio je plin iz središnje Indijane u Chicago. Nakon toga sagrađeno je vrlo malo plinovoda sve do kraja drugog svjetskog rata. Tokom drugog svjetskog rata došlo je do velikog napretka u svojstvima metala, tehnikama varenja i izrađivanja cijevi, pa je izgradnja plinovoda postala ekonomski vrlo privlačna, a samim time i upotreba u gospodarstvu i domaćinstvima.

VAĐENJE PRIRODNOG PLINA IZ ZEMLJE I MORA

Kad je pritisak još uvijek dovoljno velik plin dolazi na površinu kroz sustav cijevi nazvan “božićno drvce”.

Kad pritisak padne potrebno je plin ispumpavati iz zemlje. Za to služi pumpa nazvana “konjska glava”.
U mnogo slučajeva prirodni plin je idealno fosilno gorivo jer je prilično čist, jednostavan za transport i komforan za upotrebu. Čišći je od nafte i ugljena, pa se sve više spominje i kao rješenje za postojeće klimatske promjene i probleme sa lošom kvalitetom zraka. Za razliku od nafte i ugljena, prirodni plin ima veći omjer vodik/ugljik i ima manju emisiju ugljičnog dioksida u atmosferu za istu količinu energije.

Kod vađenja prirodnog plina još uvijek postoje limiti zbog današnje tehnologije. Prirodni plin se ne nalazi samo u džepovima, nego se u mnogo slučajeva nalazi s naftom. Često se i nafta i prirodni plin izvlače iz istog nalazišta. Kao i kod proizvodnje nafte, dio prirodnog plina samostalno dolazi na površinu zbog velikog pritiska u dubinama. Ti tipovi plinskih bušotina zahtijevaju samo sustav cijevi koji se naziva i “božićno drvce” (slika) za kontrolu protoka plina. Sve je manje takvih bušotina jer je većina ovog “jeftinog” plina već izvađena. Zbog toga skoro uvijek treba upotrijebiti neku vrstu pumpanja iz podzemlja. Najčešći oblik pumpe je “konjska glava” (slika) koja diže i spušta prut u bušotinu i van, dovodeći prirodni plin i naftu na površinu. Često se protok plina može poboljšati tako da se stvore sitne pukotine u stijeni, koje služe kao staze za protok plina. U stijenu se pod visokim pritiskom pumpa neka tekućina (npr. voda) koja razbija stijenu.

Prirodni plin se pronalazi u različitim podzemnim formacijama. Neke su formacije teže i skuplje za iskorištavanje, ali ostavljaju prostor za poboljšanje opskrbe plinom u budućnosti. Nakon što se prirodni plin izvuče na površinu, preko sustava plinovoda se dovodi u spremnike, a nakon toga i do krajnjih potrošača.

POVEĆANA POTRAŽNJA ZA PRIRODNIM PLINOM

Smanjeni loš utjecaj na okoliš i napredak u tehnologiji učinili su prirodni plin preferiranim gorivom. U proteklih deset godina proizvodnja prirodnog plina je stalno rasla. Prema istraživanjima u 1999. godini je potrošnja prirodnog plina bila oko 2.4 trilijuna metara kubnih, što je napredak od 4.1% u odnosu na 1996. godinu. Trendovi pokazuju da će se to stalno povećavanje proizvodnje nastaviti u dolazećim godinama jer se preferiraju goriva s manje ugljika.

U Kini se potrošnja ugljena u 1999. godini smanjila, a potrošnja prirodnog plina se povećala za 10.9% od 1998. U Azijsko-pacifičkoj regiji potrošnja prirodnog plina porasla je za 6.5%. Sa približno 50% svjetske populacije i rastućim ekonomijama koje zahtijevaju energiju, ta regija ima vrlo veliki potencijal u potrošnji prirodnog plina. Gledano regionalno, afrički kontinent ima najveći porast potrošnje, sa rastom od 9.1% u 1999. godini. Afrika ima rastući potencijal ne samo kao tržište za prirodni plin, nego i kao proizvođač. Zemljama u razvoju biti će potrebna pomoć u tehnologiji da bi povećale potrošnju prirodnog plina ( a time smanjile potrošnju nafte i ugljena).

U tablici su navedene potvrđene zalihe prirodnog plina u pojedinim državama. Zalihe su prilično velike, ali nisu beskonačne. Rusija prednjači u zalihama, a slijede je države srednjeg istoka. Za sada su zemlje srednjeg istoka više koncentrirane na proizvodnju nafte pa je proizvodnja plina kod njih mala. To im daje veliki potencijal u budućnosti, jer kad iskoriste naftu njihove ekonomije će se prebaciti na proizvodnju prirodnog plina. Trenutno su najveći proizvođači prirodnog plina Rusija sa 590 milijardi m3 i SAD sa oko 530 milijardi m3. SAD su najveći potrošač sa oko 620 milijardi m3, a slijedi ih Rusija sa 395 milijardi m3.

PRIRODNI PLIN U HRVATSKOJ

U hrvatskoj imamo specifičnu situaciju iskorištavanja prirodnog plina. Prvo se plin upotrebljava za proizvodnju električne energije, da bi se nakon toga električna energija koristila za grijanje prostorija, kuhanje i pripremu tople vode. Analiziramo li 1997. godinu dolazimo do zabrinjavajućeg podatka da je za grijanje i potrošnu toplu vodu utrošeno oko 4,3 TWh električne energije i to:

za grijanje približno 2,1 TWh
za potrošnu toplu vodu 2,2 TWh.
Ako se toj potrošnji dodaju gubici pri prijenosu, distribuciji i vlastita potrošnja u elektranama, onda to iznosi ukupno 5,13 TWh električne energije ili približno 40% ukupne potrošnje električne energije u hrvatskoj. Za takvo rasipanje energije Hrvatska je presiromašna zemlja i nužna je optimizacija potrošnje. Trebalo bi stimulirati upotrebu prirodnog plina u područjima gdje se može upotrijebiti umjesto električne energije.

Nafta je nastala iz ostataka biljaka i životinja koje su živjele prije mnogo milijuna godina u vodi. Na slici desno prikazan je nastanak nafte i prirodnog plina u tri koraka. Prvi korak bio je prije 300 – 400 milijuna godina. Tada su se ostaci počeli taložiti na dno oceana i s vremenom ih je pokrio pijesak i mulj. Prije 50 – 100 milijuna godina ti ostaci su već bili prekriveni velikim slojem pijeska i mulja koji je stvarao ogromne pritiske i visoke temperature. U tim prilikama nastali su sirova nafta i prirodni plin. Danas bušimo kroz debele slojeve pijeska, mulja i stijena da bi došli do nalazišta nafte. Prije nego počne bušenje kroz sve te slojeve, znanstvenici i inženjeri proučavanju sastav stijena. Ako sastav stijena ukazuje na moguće nalazište nafte počinje bušenje. Veliki problem prilikom bušenja i transporta je mogućnost isticanja nafte u okoliš. Nove tehnologije omogućavaju povećanje preciznosti kod pronalaženja nafte, a to rezultira manjim brojem potrebnih bušotina. Od 1990. godine vrijedi zakon da svaki novi izgrađeni tanker mora imati dvostruku ljusku da bi se spriječio izljev nafte u more prilikom havarije. Usprkos svim poboljšanjima tehnologije bušenja i transporta još uvijek se događaju izljevi nafte u more, a to rezultira gotovo potpunim uništenjem biljnog i životinjskog svijeta u tom dijelu mora. Iako je zagađenje mora isticanjem sirove nafte veliko, u usporedbi sa zagađenjem zraka korištenjem naftnih derivata je zanemarivo. Prilikom sagorijevanja naftnih derivata oslobađaju se velike količine ugljičnog dioksida u atmosferu. Ugljični dioksid je staklenični plin i njegovim ispuštanjem u atmosferu utječemo na povećanje globalne temperature na zemlji. Zbog tog problema donesen je Kyoto protokol, ali ga najveći zagađivači još uvijek nisu potpisali.

Nafta se ne nalazi u nekakvim podzemnim bazenima kao što misli većina ljudi, već su kapljice nafte zarobljene pod velikim pritiskom u porama između stijena.
Većina ljudi misli da se nafta nalazi u nekakvim podzemnim bazenima, ali to nije tako. Nafta se nalazi zbijena u sitnim porama između stijena pod vrlo velikim pritiskom (slika desno). Kad napravimo bušotinu do dubine u kojoj se nalaze pore s naftom, te sitne kapljice zbog velikog pritiska navale u bušotinu. To se može usporediti sa ispuštanjem zraka iz balona. Kad pustimo grlo balona zrak koji je u balonu pod pritiskom navali van. Isto tako i nafta pod pritiskom navali kroz bušotinu prema površini. Zbog toga se prije događalo da se velike količine nafte razliju oko bušotine zbog nepripremljenosti. U početku prirodni pritisak tjera naftu van kroz bušotinu, a nakon toga se naftne kompanije odlučuju na pumpanje nafte iz bušotine. Te dvije faze eksploatacije nazivaju se primarna proizvodnja. Nakon toga u bušotini se nalazi još uvijek oko 75% početne količine nafte. Zbog toga se naftne kompanije odlučuju na preplavljivanje nalazišta nafte vodom. Kroz neku drugu bušotinu pumpaju vodu u nalazište i time “ispiru” jedan dio preostale nafte. Na taj način dobije se još oko 15% početne količine nafte. Na kraju u nalazištu ostane oko 60% nafte koju za sad još uvijek ne znamo ispumpati van.

Isticanje SAD-a po potrošnji je očekivano jer se oni tradicionalno oslanjaju na fosilna goriva. Po proizvodnji se ističe Saudijska Arabija, a slijede ju Rusija i SAD. Vidljivo je da SAD svojom proizvodnjom pokriva samo 39% svojih potreba, pa su prisiljeni na veliki uvoz nafte. Glavni izvoznici nafte u SAD su Meksiko i zemlje bliskog i srednjeg istoka. U zemljama bliskog i srednjeg istoka procijenjene su i najveće zalihe nafte. Tu se ističe Saudijska Arabija sa 264.2 milijarde barela zaliha. Iz svega toga jasno je zašto se SAD upliće u politiku zemalja bliskog i srednjeg istoka te je shvatljiva velika vojna prisutnost SAD-a u blizini tih područja.

Da bi smanjile ovisnost o uvozu nafte, većina država ima takozvane strateške zalihe koje osiguravaju neovisnost o uvozu na nekoliko mjeseci. Te zalihe pomažu i kod naglih povećanja cijene nafte za amortizaciju. Predsjednik SAD-a Bush naredio je da se njihove nacionalne zalihe popune na puni kapacitet od 700 milijuna barela do 2005. godine.

Države izvoznici nafte formirale su udruženje država izvoznika nafte (OPEC – Organization of the Petroleum Exporting Countries) i to udruženje kontrolira cijenu i količinu nafte koja će se proizvesti. Države članice OPEC-a su: Alžir, Indonezija, Iran, Irak, Kuvajt, Libija, Nigerija, Katar, Saudijska Arabija, Ujedinjeni Arapski Emirati i Venezuela. Budući da je izvoz nafte najznačajniji dio gospodarstva tih država, održavaju se minimalno dva sastanka godišnje na kojima se određuje optimalna količina proizvodnje. 11 članica OPEC-a proizvodi oko 40% ukupne svjetske proizvodnje nafte, a u potvrđenim zalihama ima tri četvrtine ukupno potvrđenih zaliha u svijetu.

STANJE U HRVATSKOJ

Industrija nafte d.d. Zagreb (INA) je Hrvatska nacionalna kompanija za naftne prerađevine i prirodni plin. INA Naftaplin je dio INA-e koji je zadužen za istraživanje i proizvodnji nafte i prirodnog plina. U 2002. godini proizvedeno je 1,34 milijuna tona nafte i kondenzata, od toga:

• u Hrvatskoj 770.215 tona nafte i 338.235 tona kondenzata
• u Angoli 167.808 tona nafte
• u Egiptu 65.372 tona nafte
Na domaćim naftnim poljima očekivani prirodni pad proizvodnje znatno je ublažen izvođenjem brojnih rudarskih radova te primjenom različitih metoda umjetnog podizanja kapljevine. U rafinerijama nafte u Hrvatskoj je 2002. godine proizvedeno 5.248.481 tona naftnih derivata. Od toga je u Hrvatskoj prodano 2.966.000 tona, a ostalo je izvezeno u Bosnu i Hercegovinu (596.000 tona), Sloveniju (184.000 tona), Crnu Goru (163.000 tona), Srbiju (86.000 tona) i na ostala tržišta (644.342 tona). Vlastita potrošnja i gubitak iznosili su 609.139 tona.

Obvezne zalihe nafte i naftnih derivata su zalihe koje se koriste za osiguranje opskrbe naftom i naftnim derivatima u slučaju prijetnje energetskoj sigurnosti države, uslijed izvanrednih okolnosti poremećaja opskrbe. Količina tih zaliha određena je Zakonom o strateškim robnim zalihama i Zakonom o energiji. Prema tim zakonima donesena je uredba na temelju koje sve kompanije koje su u prethodnoj godini ostvarile neto uvoz od najmanje 25 tona nafte i naftnih derivata, imaju obavezu na teritoriju Republike Hrvatske ostvariti zalihu od 25% uvezene količine nafte prethodne godine. Neto uvoz iz stavka je količina nafte i naftnih derivata uvezena tijekom prethodne kalendarske godine, umanjena za izvezenu količinu nafte i naftnih derivata u istome razdoblju. Prema tom zakonu na teritoriju Republike Hrvatske mora biti zaliha naftnih derivata za 90 dana prosječne potrošnje bez uvoza. Kriteriji 90-dnevne rezerve iznose između 800 i 900 tisuća tona nafte i naftnih derivata. Zemlje članice Europske Unije imaju također 90-dnevne zalihe nafte i naftnih prerađevina na svom teritoriju.

Ugljen je nastao od davnih biljaka. Prije 300 milijuna godina, znači prije dinosaura, ogromne biljke taložile su se u močvarama. Milijunima godina preko tih ostataka taložilo se blato koje je stvaralo veliku toplinu u pritisak, a to su idealni uvjeti za nastanak ugljena. Danas se ugljen većinom nalazi ispod sloja stijena i blata, a da bi se došlo do njega probijaju se rudnici. Dvije najvažnije upotrebe ugljena su proizvodnja čelika i električne energije. Ugljen daje oko 23% ukupne primarne energije u svijetu. 38% generirane električne energije u svijetu dobiveno je od ugljena. Za oko 70% proizvodnje čelika u svijetu potreban je ugljen kao ključni sastojak.

Od svih fosilnih goriva ugljena ima najviše, a ima i najdužu povijest upotrebe. Arheolozi su pronašli dokaze koji ukazuju da su Rimljani u Engleskoj koristili ugljen u drugom i trećem stoljeću. U Sjevernoj Americi Indijanci su u 14. stoljeću koristili ugljen za kuhanje, grijanje i izradu keramike. U 18. stoljeću Englezi su otkrili da se ugljen spaljuje čišće i na većoj temperaturi od drvenog ugljena. Industrijska revolucija bila je prvi pravi pokretač upotrebe ugljena. James Watt izumio je motor ne paru (parni stroj), koji je omogućio da strojevi obavljaju posao koji su prije obavljali ljudi ili životinje. James Watt je koristio ugljen za proizvodnju pare koja je pokretala motor. Tokom 19. stoljeća brodovi i vlakovi su bili glavno sredstvo za transport, a koristili su parni stroj za pogon. U tim parnim strojevima koristio se ugljen za proizvodnju pare. 1880. godine ugljen je prvi put upotrijebljen za proizvodnju električne energije.

EKOLOGIJA I NAČINI PROČIŠĆAVANJA UGLJENA

Najvećim dijelom ugljen je sačinjen od ugljika (crno) i vodika (crveno). Sumpora (žuto) i željeza (zeleno) ima manje.
Gledano iz ekološkog aspekta, ugljen je najopasniji izvor energije. Ugljen je, kao i svi fosilni izvori energije, najvećim dijelom sačinjen od ugljika i vodika. Unutar ugljena zarobljene su i neke nečistoće, kao na primjer sumpor i dušik. Kad ugljen sagorijeva, te nečistoće otpuštaju se u atmosferu. U atmosferi se te čestice spajaju sa parom (na primjer u oblacima) i formiraju kapljice koje padaju na zemlju kao slabe sumporne i dušične kiseline – kisele kiše. Unutar ugljena postoje još i sitne čestice minerala. Te čestice ne sagorijevaju i stvaraju pepeo koji ostaje nakon sagorijevanja. Jedan dio tih čestica biva uhvaćen u vrtlog plinova i, zajedno sa parom, formira dim koji dolazi iz elektrana na ugljen. Neke čestice su toliko male da ako ih složimo 30 u red, red bi bio dug jedva kao širina ljudske kose. Ugljen je najvećim dijelom sačinjen od ugljika. Kad ugljen sagorijeva ugljik se miješa sa kisikom iz zraka i na taj način formira ugljični dioksid. Ugljični dioksid je plin bez boje i mirisa, a u atmosferi je jedan od stakleničnih plinova. Većina znanstvenika vjeruje da je globalno povećanje temperature uzrokovano upravo otpuštanjem ugljičnog dioksida u atmosferu.

Iz svega nabrojenog čini se da je ugljen vrlo prljav izvor energije. Prije mnogo godina je bio prljav, ali u zadnjih 20 godina znanstvenici su pronašli načine da uhvate veliki dio nečistoća prije nego mogu pobjeći u atmosferu. Danas postoje tehnologije koje mogu pročistiti 99% sitnih čestica i ukloniti 95% nečistoća koje prouzrokuju kisele kiše. Također postoje tehnologije koje smanjuju emisiju ugljičnog dioksida u atmosferu efikasnijim sagorijevanjem ugljena. Većinu tih tehnologija financirale su vlade SAD-a i Kanade zbog velikih problema sa kiselim kišama.

Jedna od najčiščih elektrana na ugljen je Tampa Electric’s Polk Power Station u Floridi, a radi na plin dobiven od ugljena.
Najčišća primjena ugljena za dobivanje energije je pretvaranje u plin. Unutar velike metalne posude ugljen se zagrije i polije vodom. Na taj način se dobije smjesa ugljičnog monoksida i vodika, a to je plin. Tim postupkom se iz ugljena uklanja većina nečistoća, pa prilikom spaljivanja ne dolazi do znatnog onečišćenja okoline.

Kao primjer pročišćavanja ugljena može se uzeti eliminacija sumpora. Količina sumpora u ugljenu jako ovisi o nalazištu. U nekim nalazištima ima oko 10% sumpora u ugljenu, a postoje i nalazišta sa manje od 1% sumpora. Jedna od metoda za pročišćavanje ugljena je usitnjavanje i jednostavno ispiranje. Na taj način se ne može ukloniti sav sumpor jer je jedan dio atoma sumpora ukomponiran sa ugljikom. Taj dio možemo ukloniti, ali trenutne tehnologije su preskupe za masovnu primjenu. Zbog toga u svim modernim elektranama na ugljen postoje uređaji koji uklanjaju sumpor iz plinova nakon sagorijevanja, a prije nego odu u atmosferu. Usprkos svim postupcima pročišćavanja, jedan dio nečistoća izlazi u atmosferu i uništava prirodu.

PROIZVODNJA, POTROŠNJA I ZALIHE UGLJENA

Proizvodnja i potrošnja ugljena po državama. Kina se tradicionalno oslanja na ugljen, a SAD je visoko zbog velike potrošnje svih fosilnih goriva, pa tako i ugljena.
U zadnje vrijeme nema značajnijih promjena u potrošnji ugljena. To je i razumljivo jer su tehnologije za iskorištavanje dostigle zrelost, pa nema velikih mogućnosti napretka. Prema grubim predviđanjima ugljena ima za još oko 200 godina iskorištavanja današnjim tempom. To znači da u bližoj budućnosti neće biti problema sa opskrbom ugljenom, ali bi moglo biti problema zbog ekonomskih i ekoloških aspekata iskorištavanja te energije.

Gledano geografski, Južna Amerika je kontinent s najmanje rezervi ugljena – samo 2.2% svjetskih rezervi. Afrika je također u lošem položaju s rezervama – samo 6%, a od tih 6% Južna Afrika ima 90% rezervi. Sjeverna Amerika i Azija imaju po 25% ukupnih rezervi ugljena. Europa zajedno s Rusijom ima 35% potvrđenih rezervi ugljena. Rezerve u Europi dominantno su podijeljene na Njemačku (21%) i Rusiju (50%).

Najveći napredak u proizvodnji i potrošnji na kraju 20. stoljeća dogodio se i Kini. U 1997. godini Kina je proizvela 1268 milijuna tona ugljena. U 1999. se dogodio pad na malo ispod 1000 milijuna tona, ali usprkos tome Kina je još uvijek vodeća država po proizvodnji i potrošnji ugljena. Pad proizvodnje prouzročen je rekonstrukcijom Kineske industrije za proizvodnju ugljena. SAD su povećale proizvodnju na 975 milijuna tona, ali je sve manje ugljena raspoloživo za izvoz. Manjak vlastite proizvodnje SAD podmiruju bilateralnim ugovorom između njih i Kanade. SAD uvoze i ugljen iz Kolumbije zbog jeftinog transporta do obale.

Zemlja se zagrijava. Procjenjuje se da se od 1900 do 2005 godine temperatura na Zemlji povećala u prosjeku između 0.4 i 0.8 °C. 22 najtoplije godine ikad zabilježene dogodile su se u intervalu od 1980 do 2005, a 2005 je bila najtoplija godina ikad zabilježena. Procjenjuje se da će globalno povećanje prosječne temperature na Zemlji do 2100 godine biti između 1.4 °C i 5.8 °C (2.5 °F i 10.4 °F) ukoliko ispuštanje stakleničkih plinova nastavi rasti dosadašnjim tempom. Globalna zatopljenja i globalna zahlađenja (ledena doba) događala su se u dalekoj prošlosti kao posljedica prirodnih utjecaja i događala su se u duljim vremenskim periodima. Tako je na primjer zadnje ledeno doba počelo otprilike 70.000 godina prije Krista, imalo maksimum oko 18.000 godina prije Krista, a završilo oko 10.000 godina prije Krista. Prema definiciji globalno zagrijavanje je povećanje prosječne temperature na površini Zemlje. U današnje vrijeme taj izraz uobičajeno koristi kao referenca na zagrijavanje površine Zemlje koje se događa i koje će se dogoditi zbog ljudskih aktivnosti.

UZROCI GLOBALNOG ZATOPLJENJA

Smatra se da je glavni uzrok globalnog zatopljenja povećana količina ugljičnog dioksida i ostalih stakleničkih plinova koji se oslobađaju u atmosferu, a to oslobađanje plinova je posljedica spaljivanja fosilnih goriva (nafta, ugljen i plin), uništavanja šuma u korist poljoprivrede, i ostalih ljudskih aktivnosti. Staklenički plinovi skupljaju se u višim slojevima atmosfere i imaju dvostruki utjecaj na temperaturu na površini Zemlje. Prvi utjecaj je direktno odbijanje jednog dijela sunčevog zračenja natrag u svemir, a drugi utjecaj je reflektiranje jednog dijela sunčevog zračenja koji se odbio od površine Zemlje natrag prema Zemlji (vidi sliku). Ovaj drugi utjecaj zove se efekt staklenika i taj efekt je odgovoran za održavanje povoljne temperature na površini Zemlje. Da nema efekta staklenika prosječna temperatura na površini Zemlje bila bi oko -19 °C, a ne oko 15 °C koliko je sada. Laički gledano, rješenje problema globalnog zagrijavanja je jednostavno: treba reducirati korištenje fosilnih goriva i deforestaciju šuma na najmanju moguću mjeru i time smanjiti koncentraciju stakleničkih plinova u atmosferi, ali u praksi to trenutno nije ostvarivo zbog nedovoljne razvijenosti alternativnih izvora energije.

Daleko najveći uzrok globalnog zatopljenja je korištenje fosilnih goriva (uglavnom nafta i ugljen). Smanjenje korištenja fosilnih goriva trenutno je vrlo teško izvedivo zbog stalnog rasta gospodarstva i stalne potrebe optimizacije proizvodnje, a sama optimizacija znači smanjenje ulaganja u čiste i obnovljive izvore energije jer su takvi izvori energije na početku u pravilu skuplji od fosilnih goriva. Trenutno najveći zagađivač atmosfere su Sjedinjene Američke Države, a slijede ih Kina i Rusija. Tradicionalno oslanjanje SAD-a na fosilna goriva stvorilo je jake lobije koji svojim djelovanjem sputavaju razvoj novih izvora energije, a Kina je na drugom mjestu zbog izrazitog gospodarskog rasta u posljednjih nekoliko godina i tradicionalnog oslanjanja na ugljen kao primarni izvor energije.

Drugi uzrok globalnog zagrijavanja je uništavanje šuma. Šume su bitne za održavanje normalne razine stakleničkih plinova zbog postupka fotosinteze. Biljke prilikom postupka fotosinteze uzimaju CO2 iz atmosfere, a ispuštaju kisik natrag u atmosferu i time direktno utječu na razinu stakleničkih plinova u atmosferi. S druge strane samo spaljivanje šuma ima dvostruko negativan učinak: spaljivanjem se oslobađa velika količina ugljičnog dioksida, a smanjena površina šuma ima manju sposobnost apsorpcije tog istog ugljičnog dioksida. Zbog stalnog povećanja broja ljudi na Zemlji potrebno je i više hrane, pa se zbog toga radi deforestacija šuma u korist širenja obradivih površina za stočarstvo i poljoprivredu. Najviše uništavanja šuma u korist poljoprivrede i stočarstva događa se u Južnoj Americi tako da se krči Amazonska prašuma, a slikovito je da se za Amazonsku prašumu još upotrebljava i izraz “pluća svijeta”.

POSLJEDICE GLOBALNOG ZATOPLJENJA

Neke od mogućih posljedica globalnog zatopljenja su:

dizanje razina mora i oceana zbog topljenja ledenjaka i glečera biti će prema nekim procjenama od 18-59 cm do kraja 21. stoljeća
povećanje broja ekstremnih vremenskih događaja (više oluja, valova vrućina, poplava, …)
povećanje ozbiljnosti ekstremnih vremenskih događaja (razornije oluje, duži valovi vrućina, veće poplave, …)
topljenje glečera izazvati će isprva povećanje dotoka, a zatim nestašice vode u nekim dijelovima svijeta
toplija okolina pogodovati će širenju raznih bolesti i time znatno utjecati na javno zdravlje
Procijenjene posljedice globalnog zatopljenja nisu uvijek negativne. Globalno zatopljenje vodi promjeni klime, a to će imati pozitivne učinke u nekim regijama, dok će neke druge regije osjetiti negativne posljedice klimatskih promjena. Znanstvenici trenutno nisu u mogućnosti točno predvidjeti što će se desiti i koliki će biti opseg posljedica globalnog zatopljenja. Iz tih razloga nije moguće procijeniti hoće li korisnost pozitivnih efekata globalnog zatopljenja biti veća od šteta koje će se dogoditi. Mnogi znanstvenici upozoravaju da je sama nesigurnost što će se dogoditi najbolji razlog da se posljedice globalnog zatopljenja pokušaju svesti na najmanju moguću mjeru i da treba reagirati unaprijed. Vjeruje se da će neravnomjeran učinak globalnog zatopljenja biti velika motivacija za buduće migracije stanovništva.

MOGUĆE UBRZANJE GLOBALNOG ZATOPLJENJA

Jezerca koja se sve više pojavljuju na ledenjacima mogu imati izrazito negativan utjecaj u vidu ubrzanog topljenja ledenjaka, tj. pozitivne povratne veze globalnog zatopljenja. Ova slika prikazuje jezerca koja su nastala na Grenlandu.
Prema nekim pokazateljima i procjenama samo globalno zatopljenje povećati će intenzitet faktora koji utječu na globalno zatopljenje i time će se zagrijavanje planeta dodatno ubrzati. Faktori koji na taj način sudjeluju u ubrzanju globalnog zatopljenja stvaraju prema tome pozitivnu povratnu vezu. Neki od mogućih faktora koji će dodatno ubrzati globalno zatopljenje navedeni su u nastavku teksta.
Prije 11 tisuća godina u sibiru je nastao sloj leda koji je prekrio vegetaciju isušenih močvara i time zarobio ogromne količine metana. Otapanjem tog leda u idućih nekoliko desetljeća u atmosferu će se ispustiti goleme količine metana, a metan je izuzetno efikasan staklenički plin. Jedan kilogram metana ima prema istraživanjima isti staklenički učinak kao 25 kilograma ugljičnog dioksida.

Prema nekim procjenama globalno zatopljenje moglo bi uzrokovati gubitak ugljika u površinskim ekosustavima i time povećanje istoga u atmosferi. Svi modeli procjene globalnog zagrijavanja slažu se da bi moglo doći do ovog sekundarnog efekta, ali ne slažu se oko obujma utjecaja ovog efekta pa se procjenjuje da bi ovaj efekt mogao utjecati od 0.1 °C do 1.5 °C u povećanju temperature do 2100 godine.

Treći veliki faktor dodatnog ubrzanja rasta prosječne temperature su veliki šumski požari. Tim požarima se oslobađa ogromna količina ugljičnog dioksida, a samo smanjenje šumskih površina smanjuje mogućnost apsorpcije povećane količine ugljičnog dioksida, pa on ostaje u atmosferi. Vjerojatnosti izbijanja velikih šumskih požara biti će naravno veće kod viših prosječnih temperatura, pa se i time zatvara pozitivna povratna veza globalnog zatopljenja.

Još jedan faktor koji će doprinijeti ubrzanju globalnog zatopljenja je razlika u reflektiranoj/apsorbiranoj količini energije Sunca i taj faktor bi mogao biti neposredno najopasniji zbog dizanja razine mora. Različite vrste površine imaju različite koeficijente reflektiranja odnosno apsorbiranja sunčevog zračenja. Neki od primjera reflektiranja insolacije koja dolazi do površine Zemlje:

svježi snijeg može reflektirati do 95% zračenja
led reflektira do 90% zračenja
suhi pijesak reflektira između 35% i 40% zračenja
listopadna šuma širokog lišća reflektira 5-10% zračenja
crnogorična šuma igličastog lišća reflektira 10-20% zračenja
travnjaci i slične površine reflektiraju 15-20% zračenja
površina mora reflektira oko 10% zračenja
refleksivnost oblaka može biti od 40% pa do čak 90%
prosječna refleksivnost atmosfere i površine Zemlje je otprilike 30%

Ledena površina reflektira natrag u svemir čak do 90% sunčevog zračenja i time posredno hladi Zemlju, a voda s druge strane apsorbira više od 90% zračenja i time se diže temperatura mora. Povećana temperatura mora koje okružuje ledenjake uzrokuje još brže topljenje leda i time se smanjivanje ledenih površina dodatno ubrzava, tj. more upija sve više sunčevog zračenja i sve se više zagrijava. Toplije more koje okružuje ledenjake očit je problem smanjenje refleksivnosti površine, ali znanstvenici ipak smatraju da to nije najgori problem koji nastaje zbog smanjenje refleksivnosti površine, nego da je povećani broj malih jezerca koja se pojavljuju na površinama ledenjaka puno veći problem. Ta jezerca svojim upijanjem sunčevog zračenja stvaraju dodatnu toplinu koja onda dalje topi ledenjake, a dodatno narušavaju i samu strukturu ledenjaka zbog toga jer voda stvara tunele po kojima može doći do kopna koje se nalazi ispod ledenjaka i tamo dalje stvarati jezera i kanale ispod ledenjaka. Ovakvi procesi već su se počeli odvijati na Grenlandu i Antarktiku.

ZAKLJUČAK

U umjerenom klimatskom pojasu urod je vrlo izdašan. Koliko dugo će to trajati ovisi najvećim dijelom o ljudima. Globalno zatopljenje već sad znatno utječe na klimu i vremenske prilike na Zemlji. Prema izvještajima Svjetske meteorološke organizacije navodi se da je povećanje prosječne temperature glavni krivac za rastući broj suša i poplava. Visoke temperature također produljuju sezone suša u Africi i zbog toga propadaju usjevi pa dolazi do nedostatka hrane a i pitke vode. Europa, Sjeverna Amerika i dijelovi Azije nalaze se u području umjerene klime i time su u određenoj prednosti prema ostatku svijeta jer se ta područja neće brzo pretvoriti u područja u kojima je život znatno otežan – prvo moramo proći kroz faze transformacije iz umjerene klime u oštrije oblike klime, recimo tropske ili pustinjske. Veći problem će imati područja koja su već sad u klimi koja jedva osigurava uvjete za život – recimo subsaharska Afrika. U tim područjima život bi jednostavno mogao nestati.
Postoje dva osnovna načina djelovanja što se tiče klimatskih promjena: sprečavanje i prilagodba. Budući da je sprečavanje tih promjena izuzetno skup proces u kojem bi ljudi znatno trebali promijeniti svoj način razmišljanja o energiji i potrošnji energije, vjerojatno ćemo se morati prilagoditi novim klimatskim uvjetima. Samo se možemo nadati da će ti novi klimatski uvjeti biti i dalje dovoljno dobri da ljudima osiguraju normalan život na Zemlji…