Mit: Za ocieplenie odpowiada ciepło przemysłowe

Każdy, kto dotknął rozpalonego piecyka węglowego albo silnika samochodu, bezpośrednio doświadczył kontaktu z ciepłem spalania paliw kopalnych. Setki milionów samochodów, grzejników i innych rozpowszechnionych urządzeń wydzielają mnóstwo ciepła. Mnóstwo ciepła wydzielają też bloki elektrowni węglowych czy gazowych, piece hut i cementowni, reaktory jądrowe itd. Ciepło to nazywamy ciepłem odpadowym, przemysłowym lub antropogenicznym (jeśli oprócz źródeł przemysłowych uwzględnimy też np. spalanie drewna używanego w biedniejszych krajach do gotowania). Na potrzeby artykułu będziemy używać tych terminów wymiennie.

Średni światowy strumień ciepła antropogenicznego

Oczywiście „mnóstwo ciepła” to niezbyt precyzyjne określenie na to, ile wydziela się go podczas spalania paliw kopalnych (węgla, ropy naftowej i gazu ziemnego), biomasy oraz rozszczepiania jąder uranu w elektrowniach atomowych. Dokładniej rzecz biorąc ciepło wyzwalane z tych źródeł w ciągu roku wynosi ok. 550 EJ, albo 5,5·1020 J, albo 550 000 000 000 000 000 000 J.

To ciepło, po wykonaniu użytecznej dla nas pracy, nie znika – rozprasza się w otoczeniu. Można więc zadać pytanie, w jak dużym stopniu ciepło odpadowe przyczynia się do ocieplania naszej planety? Przeliczmy te 550 000 000 000 000 000 000 J wydzielanego ciepła rocznie na moc (w watach [W], czyli dżulach na sekundę [J/s]) przypadającą na metr kwadratowy powierzchni Ziemi [W/m²] i porównajmy z wpływem gazów cieplarnianych, wynoszącym ok. 3,2 W/m² (NOAA).

Najpierw przeliczmy ciepło wydzielane w ciągu roku na ciepło wydzielane w ciągu sekundy, dzieląc rok przez 365,24 dni, 24 godziny w dniu i 3600 sekund w ciągu godziny:

550 000 000 000 000 000 000 J /(365,24 · 24 · 60 · 60 s) ≈ 17 400 000 000 000 W

Powierzchnia Ziemi to 510 000 000 km², albo 510 000 000 000 000 m². Wydzielana moc ciepła przemysłowego przypadająca na 1 m² wynosi więc:

17 400 000 000 000 W/510 000 000 000 000 m² ≈ 0,034 W/m².

To mniej więcej 1/100 wpływu gazów cieplarnianych.

Lokalny strumień ciepła antropogenicznego

To oczywiście średnia światowa. Wydzielanie ciepła na oceanach, stanowiących większość powierzchni Ziemi czy w prawie niezamieszkałych regionach, takich jak Antarktyda, dżungle, tajga czy pustynie, jest bardzo małe – nasza wysokoenergetyczna działalność przemysłowa skupia się bowiem na relatywnie niewielkiej części planety. W tych miejscach nasz lokalny strumień ciepła przemysłowego jest dużo większy.

Ze szczególnie wysokim strumieniem ciepła antropogenicznego mamy do czynienia w metropoliach, szczególnie w ich centrach, gdzie w wielopiętrowych wieżowcach mieszka i pracuje wielu ludzi.

Na ilustracji wyróżnia się Paryż, ze szczególnie intensywną wyspą ciepła w centrum. To miasto położone w chłodnym klimacie, a zimowe ogrzewanie wielopiętrowych budynków o dużej powierzchni bardzo podbija zużycie energii w stosunku do miast położonych w cieplejszym klimacie.

Porównanie długoterminowe

Spalanie paliw kopalnych czy rozszczepianie uranu jest jednorazowym aktem wydzielenia energii – gdy weźmiemy atom węgla i połączymy z tlenem, wydzieloną energię liczymy tylko w danym roku. Tymczasem będący produktem spalania dwutlenek węgla pozostaje w atmosferze bardzo długo, ogrzewając powierzchnię Ziemi przez wiele tysięcy lat  (Archer i in., 2009, więcej w Impuls węglowy i jego usuwanie z atmosfery).

Tak więc powiedzenie, że strumień ciepła przemysłowego to ok. 1/100 wpływu gazów cieplarnianych jest poważnym niedopowiedzeniem. W rzeczywistości dodatkowa energia pochłonięta przez Ziemię w wyniku spalania paliw kopalnych będzie w sumie miliony razy większa od energii wyemitowanej podczas ich spalania.

Marcin Popkiewicz, konsultacja merytoryczna prof. Szymon P. Malinowski