LOW←TECH MAGAZINE Polski

Jak i dlaczego przestałem kupować nowe laptopy

Sun, 20 Dec 2020 00:00:00 +0000

Zdjęcie: Low-tech Magazine jest pisany i publikowany na ThinkPadzie X60s z 2006 roku.

Będąc niezależnym dziennikarzem – lub pracownikiem biurowym, jeśli chcesz tak to nazwać – zawsze uważałem, że potrzebuję dobrego komputera do wykonywania swojej pracy, oraz skoro chcę dobrego produktu, to muszę za niego sporo zapłacić. Od 2000 do 2017 roku korzystałem z trzech laptopów które kupiłem w stanie nowym za blisko 5,000 euro, co daje średni koszt 300 euro na rok przez cały ten okres. Średni żywot tych laptopów to 5,7 lat.

W 2017 roku, pomiędzy odłączeniem swojego biura od sieci elektroenergetycznej, postanowiłem zaprzestać kupowania nowych laptopów. Zamiast tego, zacząłem korzystać z laptopa z 2006 roku, który kupiłem w stanie używanym za 50 euro, i który robi wszystko, czego od niego wymagam lub potrzebuję. Po doliczeniu wymiany baterii i prostego ulepszenia podzespołów, inwestycja ta kosztowała mnie mniej niż 150 euro.

Jeśli mój laptop z 2006 roku wytrzyma dłużej niż jego poprzedniki – to znaczy, podziała jeszcze 1.7 lat – będzie mnie kosztował zaledwie 26 euro na rok. To ponad 10 razy mniej, niż średni koszt poprzednich trzech egzemplarzy. W tym artykule, wyjaśnię co zmotywowało mnie do tego, aby przestać kupować nowe laptopy, oraz to w jaki sposób ty możesz zrobić to samo.

Wykorzystanie Materiałów I Energii W Laptopach

Jeśli zdecydujesz się nie kupować nowych laptopów, pozwoli ci to, nie tylko na zaoszczędzenie sporej sumy pieniędzy, lecz także wielu zasobów naturalnych i destrukcji środowiska. Według najnowszej analizy cyklu życia, wyprodukowanie jednego laptopa wymaga od 3,010 do 4,340 megadżuli energii – w tej liczbie zawarte jest wydobywanie materiałów, produkcja urządzenia oraz dostarczenie go na rynek. ¹

Każdego roku, ludzie kupują od 160 do 200 milionów laptopów. Oznacza to, że produkcja laptopów zużywa od 480 to 868 petadżuli energii każdego roku, czyli 25-50% całej energii słonecznej wyprodukowanej na świecie w 2018 roku (2,023 petadżuli). ² Produkcja laptopów wymaga dużej ilości materiałów, w tym także minerałów, które są ciężkie do zdobycia ze względu na ekonomiczne, socjalne, geochemiczne i geopolityczne ograniczenia. ³⁴

Produkcja mikrochipów jest procesem niesamowicie wymagającym, zarówno jeśli chodzi o energię jak i materiały, ale to nie jest jedyny problem. Wysoki koszt materiałowy spowodowany jest również ich krótką długością życia. Większość z tych 160-200 milionów laptopów nabywanych każdego roku ma na celu zastąpienie poprzedniego zakupu. Biznesy zazwyczaj wymieniają swoje laptopy co trzy lata, podczas gdy u osób prywatnych dzieje się to co pięć lat. ³ Moje 5.7 lat jest zatem dość typowe.

Laptopy Nie Zmieniają Się

Analiza, do której się odnoszę, wykonana była w roku 2011; badany w niej produkt to Dell Inspiron 2500 z 2001 roku. Nie zdziwię się, jeśli uznasz tę “najnowszą analizę cyklu życia” za przestarzałą, lecz jest to tylko złudzenie. Inne badanie z 2015 roku odkryło, że energia wcielona w laptopach pozostaje po latach taka sama. ⁵

Naukowcy rozłożyli w nim na części 11 laptopów podobnej wielkości, wyprodukowanych między 1999, a 2008 rokiem, i zważyli poszczególne elementy. Zmierzyli także powierzchnie kwarcowe na wszystkich płytach głównych, a także 30 kart DRAM wyprodukowanych, mniej więcej, w tym samym przedziale czasowym (do 2011 roku). Wyniki pokazują, że masa i zawartość materiałów wszystkich kluczowych komponentów – baterii, płyty głównej, dysku twardego, pamięci – zmieniła się tylko nieznacznie, mimo że procesy produkcji stały się bardziej efektywne, zarówno pod względem zużywanej energii jak i materiałów.

Powód jest prosty: większa efektywność produkcji jest zrównoważona przez zwiększoną funkcjonalność. W celu uzyskania tych samych parametrów co wcześniej, wymagana jest teraz mniejsza masa baterii, pamięci i dysków twardych, lecz zwiększone wymagania czynią całkowitą masę tych podzespołów niezmienioną. Ta sama zależność wyjaśnia dlaczego nowsze laptopy nie zużywają mniej energii podczas pracy niż starsze modele. Obecne laptopy są w stanie wykonać te same czynności szybciej, oszczędzając na tym energię, lecz wykonują zarazem znacznie więcej czynności, niż ich poprzednicy. Komputery są zatem najlepszym przykładem działania paradoksu Jevonsa.

Wyzwanie

Wszystko to składa się na to, że zamiana starego laptopa na nowy nie jest przyjazna ani portfelowi, ani środowisku. Jest wręcz przeciwnie; najlepszym sposobem, w jaki konsument może poprawić ekologiczną i ekonomiczną wartość swojego laptopa, jest używanie go tak długo, jak to możliwe. Na szczęście, laptopy są już dojrzałą technologią (nowsze egzemplarze nie różnią się znacznie od poprzednich pod względem funkcji) i posiadają wystarczającą moc do wykonywania swoich zadań. A jednak, konsumenci którzy spróbują korzystać ze swoich dotychczasowych laptopów, będą musieli zmagać się z pewnymi frustrującymi problemami. Poniżej wyjaśnię kilka z tych, na które sam natrafiłem, a także to, dlaczego wcale nie są one tak wielkie, jak mogłoby się wydawać.

Zdjęcie: Trzy laptopy, które używałem od 2000 do 2017 roku.

Mój Pierwszy Laptop - Apple iBook (2000-2005)

W roku 2000, kiedy byłem wolnym strzelcem w branży dziennikarstwa naukowego i technologicznego w Belgii, kupiłem swój pierwszy laptop - Apple iBook. Zaledwie dwa lub trzy lata później, ładowarka zaczęła szwankować. Kiedy dowiedziałem się o koszcie zakupu nowej ładowarki, byłem tak oburzony praktykami Apple – ładowarki można wyprodukować bardzo tanio, lecz producent sprzedawał je bardzo drogo – że odmówiłem jej zakupu. Zamiast tego, udało mi się korzystać nadal z dotychczasowej ładowarki, najpierw kładąc ją pod naciskiem książek i mebli, a gdy to również przestało działać, za pomocą mocno ściśniętej klamry.

Mój Drugi Laptop – IBM ThinkPad R52 (2005-2013)

Kiedy ładowarka w końcu kompletnie przestała działać w 2005 roku, postanowiłem kupić nowy laptop. Miałem tylko jeden wymóg: miał on mieć ładowarkę, która działa długo i jest tania w wymianie. Produkt który wybrałem spełnił moje wymagania, i o wiele więcej. Kupiłem Thinkpad R52 od IBM, i zakochałem się na miejscu. Mój laptop IBM był kompletnym przeciwieństwem iBooka i to nie tylko pod względem wyglądu (prostokątna skrzynka, dostępna w każdym kolorze jaki sobie życzysz, pod warunkiem że życzysz sobie czarnego). Cała maszyna była zbudowana trwale, by służyła mi długo i była łatwa w naprawie.

Gospodarka o obiegu zamkniętym i modułowe produkty są obecnie na czasie, jego żywot może być wydłużany bez końca, poprzez stopniowe naprawianie i wymienianie każdego elementu. Pytaniem zatem nie jest to, jak możemy przejść na gospodarkę o obiegu zamkniętym, lecz dlaczego wciąż się od niej oddalamy.

Pytaniem nie jest to, jak możemy przejść na gospodarkę o obiegu zamkniętym, lecz dlaczego wciąż się od niej oddalamy.

Mój Thinkpad był droższy, niż mój iBook, lecz przynajmniej moje pieniądze nie poszły na fajny wygląd, tylko na porządny komputer. Ładowarka nie sprawiała mi żadnych problemów, a gdy straciłem ją podczas podróży i musiałem kupić nową, mogłem ją dostać w przyzwoitej cenie. Nie wiedziałem wtedy, że ten szczęśliwy zakup będzie jedynym w swoim rodzaju.

Zdjęcie: IBM ThinkPad R52 z 2005 roku.

Mój Trzeci Laptop: Lenovo Thinkpad T430 (2013-2017)

Przenieśmy się do roku 2013. Mieszkałem wtedy w Hiszpanii i prowadziłem Low-tech Magazine. Do pracy wciąż używałem mój IBM Thinkpad R52, lecz na horyzoncie pojawiały się problemy. Po pierwsze, Microsoft chciał mnie niedługo zmusić do wymiany systemu operacyjnego, kończąc wsparcie dla Windowsa XP pod koniec roku 2014. Nie miałem ochoty wydawać kilkaset euro na system operacyjny, który byłby i tak zbyt wymagający dla mojego starego laptopa. Ponad to, nawet po przywróceniu ustawień fabrycznych, mój laptop nie był tak szybki, jak tego chciałem. Innymi słowy, wpadłem w pułapkę zastawioną przez producentów podzespołów i oprogramowania, i błędnie zacząłem myśleć, że potrzebuję nowego laptopa.

Będąc niezmiernie zadowolonym z mojego Thinkpada, kupienie nowego wydawało się logiczne. Tu pojawił się jednak problem: w 2005 roku, niedługo po zakupie mojego pierwszego Thinkpada, Lenovo pochodzące z Chin, które jest obecnie największym producentem komputerów na świecie, wykupiło biznes PC od IBM. Chińskie produkty nie cieszą się reputacją długowiecznych, co było prawdą szczególnie w tamtych latach. Jednak Thinkpady sprzedawane przez Lenovo wyglądały niemal identycznie do tych produkowanych przez IBM, więc liczyłem na szczęście i kupiłem Lenovo Thinkpad T430 w kwietniu 2013 roku. I to za dość sporą kwotę, lecz wierzyłem, że jakość uzasadni cenę.

Mój błąd był oczywisty od samego początku. Musiałem odesłać produkt dwukrotnie, ponieważ jego obudowa była zdeformowana. Gdy wreszcie dostałem egzemplarz, który nie kołysał się na moim biurku, nie musiałem długo czekać na kolejny problem: klawisze zaczęły odpadać. Do dziś pamiętam swoje zdumienie, gdy stało się to po raz pierwszy. Thinkpady od IBM słyną ze swoich wytrzymałych klawiatur, których destrukcja wymaga młotka. Lenovo najwyraźniej nie ceniło sobie tej cechy, więc wymienili klawiatury na gorsze. Może i potrafię pisać agresywnie, ale nigdy nie zepsułem żadnej innej klawiatury.

Z niechęcią zamówiłem wymianę klawisza za 15 euro. W kolejnych miesiącach, wymiana kolejnych klawiszy pochłaniała dodatkowe fundusze. Po wydaniu ponad 100 euro na plastikowe klawisze, które z czasem i tak zepsułyby się ponownie, wyliczyłem, że wymiana wszystkich 90 klawiszy kosztowałaby mnie 1,350 euro. Znalazłem tymczasowe rozwiązanie w przenośnej klawiaturze, ale nie było to praktyczne, zwłaszcza do pracy poza domem – a czyż nie po to mi właśnie laptop?

Jednego byłem pewien – potrzebuję nowego laptopa. Znowu. Ale jakiego? Wiedziałem, że mój wybór na pewno nie padnie ani na Apple, ani na Lenovo.

Zdjęcie: Wymiana wszystkich klawiszy w moim Lenovo T430 kosztowałaby mnie 1350 euro.

Mój Czwarty Laptop: IBM Thinkpad X60s (2017-teraz)

Gdy nie mogłem znaleźć tego, co chciałem, w stanie nowym, postanowiłem przenieść się w czasie. Doszedłem do wniosku, że nowe laptopy produkowane są gorzej niż starsze modele, nawet jeśli ich cena tego nie odzwierciedla. Dowiedziałem się, że Lenovo zmieniło w roku 2011 klawiatury i zacząłem szukać na stronach aukcyjnych Thinkpadów wyprodukowanych zanim do tego doszło. Mógłbym wrócić do mojego R52 z 2005 roku, ale zdążyłem się przyzwyczaić do hiszpańskiego układu klawiatury, podczas gdy R52 miał układ belgijski.

W kwietniu 2017 roku, zdecydowałem się kupić Thinkpada X60s z 2006 roku. ⁶ Pisząc ten artykuł w grudniu 2020 roku, maszyna ta służy mi niemal cztery lata, mając już 14 lat – trzy do pięciu razy więcej, niż przeciętny laptop. Jeśli mój Thinkpad R52 z 2005 roku, zasługiwał na moją miłość, to mój X60s zasługuje na moje uwielbienie. Jest on zbudowany równie trwale - przeżył on już upadek ze stołu na betonową podłogę – a jednocześnie jest mniejszy i lżejszy: 1.43 kg zamiast 3.2 kg.

Robi on wszystko, czego od niego wymagam. Używam go do pisania artykułów, szukania informacji i utrzymywania stron internetowych. Korzystałem z niego także na scenie podczas wykładów i do pokazywania zdjęć na dużym ekranie. Jedyne czego mi w nim brakuje to kamera internetowa, co zaczęło mi szczególnie doskwierać w tym roku. Gdy jest mi potrzebna, uruchamiam ten przeklęty laptop z 2013 roku z zepsutą klawiaturą. Innym rozwiązaniem byłby zakup Thinkpada X200 z 2008 roku, który jest nowszą wersją tego samego modelu i posiada wbudowaną kamerę.

Zdjęcie: Mój ThinkPad X60s.

Jak Sprawić, By Stary Laptop Działał Jak Nowy

Jeśli zdecydujesz się, że twoim kolejnym zakupem będzie stary laptop zamiast nowego, licz się z tym, że może on nie działać tak dobrze jakbyś tego chciał/chciała. Wskazane jest ulepszenie podzespołów, a wymiana oprogramowania jest wręcz wymagana. Oto dwie rzeczy, które musisz zrobić:

1. Używaj oprogramowania oszczędzającego energię.

Mój laptop działa teraz na Linux Lite, jednym z kilku otwartych systemów operacyjnych zaprojektowanych z myślą o działaniu na starych komputerach. Korzystanie z Linuxa to nie tylko sugestia. Nie myśl, że ożywisz stary laptop pakując w niego Microsoft Windows lub Apple iOS. Prędzej cała maszyna się zawiesi. Linux Lite może i nie ma oszałamiającego wyglądu czy najnowszego interfejsu, jednak jest on wciąż przyjazny w użyciu i w żadnym wypadku przestarzały. Zajmuje on bardzo mało miejsca i wymaga niewiele pamięci i mocy procesora. Rezultatem jest stary laptop, który pomimo skromnej specyfikacji, wciąż pracuje płynnie. Używam też lekkich przeglądarek internetowych: Vivaldi oraz Midori.

Jako wieloletni użytkownik Windowsa, uważam systemy z rodziny Linuxa za o wiele lepsze, chociażby dlatego, że ich pobranie i instalacja są darmowe. Ponadto, kradzież danych osobowych i próby zamknięcia cię we własnym ekosystemie są rzadkością - w przeciwieństwie do najnowszych ofert od Microsofta lub Apple. Jednak nawet w przypadku Linuxa, przestarzałość może być nieunikniona. Linux Lite przestanie wspierać 32-bitowe komputery począwszy od roku 2021, co oznacza że będę musiał niedługo zacząć szukać innego systemu, lub nieco młodszego laptopa z 64-bitowym procesorem.

2. Wymień dysk twardy na dysk SSD.

W ostatnich latach dyski SSD stały się powszechnie dostępne i tanie, będąc jednocześnie o wiele szybsze od dysków twardych (HDD). Chociaż możesz, jeśli chcesz, wskrzesić stary laptop tylko za pomocą lekkiego systemu operacyjnego, to dodatkowa wymiana dysku da ci maszynę niemal tak szybką, jak nowy laptop. W zależności od pojemności jakiej potrzebujesz, za dysk SSD zapłacisz od 20 euro (120 GB) do 100 euro (960 GB).

Instalacja jest dość prosta i można znaleźć wiele poradników na ten temat w internecie. Dyski SSD są ciche i bardziej odporne na uszkodzenia fizyczne, ale żyją krócej niż dyski twarde. Mój służy mi już prawie cztery lata. Wygląda na to, że zarówno z punktu widzenia środowiska jak i finansów, stary laptop z dyskiem SSD jest o wiele lepszym wyborem niż zakup nowego laptopa, nawet jeśli będzie trzeba od czasu do czasu wymienić dysk.

Zapasowe Laptopy

Z czasem, postanowiłem zmienić również moją strategię. Kupiłem dwa identyczne modele w podobnej cenie, jeden w roku 2018, a drugi w 2020, jako modele zapasowe. Mam w planie używać tych maszyn tak długo, jak to możliwe, mając części wymiennych pod dostatkiem. Dotychczas miałem do czynienia z dwoma usterkami. Po około jednym roku użytkowania wiatraczek przestał działać. Udało mi się go naprawić w jeden wieczór,w niewielkim sklepie komputerowym prowadzonym przez Chińczyka w Antwerpii.. Powiedział mi wtedy, że podziała on jeszcze przez sześć miesięcy, a tymczasem dwa lata później, wiatrak nadal pracuje.

Następnie w zeszłym roku, tak jak ten przeklęty laptop Lenovo, mój X60s nagle przestał ładować baterię. Wygląda na to, że jest to powszechny problem z Thinkpadami, ale nie udało mi się go naprawić. Wcale też nie musiałem, ponieważ miałem zapasowy laptop w gotowości z którego korzystałem gdy chciałem lub musiałem pracować poza domem.

Zdjęcie: Trzy identyczne laptopy z 2006 roku, wszystkie sprawne i kupione w sumie za mniej niż 200 euro.

Ilustracia: Wnętrze Thinkpada X60s. Źródło: [Hardware Maintenance Manual](https://download.lenovo.com/ibmdl/pub/pc/pccbbs/mobiles_pdf/42x3550_04.pdf).

Magiczna Karta SD

Chciałbym teraz zaprezentować wam moją magiczną kartę SD, czyli kolejne “ulepszenie podzespołów”, które ułatwia używanie starych (a także nowych) laptopów. Wiele osób używa ich do tworzenia kopii zapasowych dokumentów, normalnie przechowywanych na dyskach twardych. Ja używam ich odwrotnie.

Wszystkie swoje dane przechowuję na karcie SD o pojemności 128 GB, którą wkładam na przemian do swoich Thinkpadów. Raz w miesiącu robię kopię zapasową na zewnętrznym dysku, a także regularne kopie na laptopach, na których pracuję. W moim przypadku okazało się to niezawodne: Przestałem zmagać się z utratą danych z powodu problemów technicznych i niedostatecznych kopii zapasowych.

Kolejną przewagą jest to, że mogę pracować na którymkolwiek laptopie, będąc niezależnym od danych przechowywanych na ich dyskach. Podobne zalety ma przechowywanie plików w chmurze, jednak karta SD jest bardziej przyjazna środowisku i nie wymaga dostępu do internetu.

Hipotetycznie, oba dyski twarde mogłyby paść tego samego dnia, a ja mógłbym wciąż pracować, jakby nic się nie stało. Ponieważ używam teraz dwóch laptopów na przemian – jednego na baterii, jednego bez – mogę zostawiać je w rożnych miejscach i nie obawiać się o brakujące dane, tak długo jak trzymam kartę SD w portfelu. Spróbuj zrobić to samo ze swoim nowym, drogim laptopem – powodzenia! Mogę ich też używać jednocześnie, jeśli potrzebuję dodatkowego ekranu.

Jeśli zdecydujesz się używać dysków twardych, karta SD może służyć jako alternatywa do dysku SSD zwiększająca wydajność laptopa. Mój zapasowy laptop nie ma dysku SSD, przez co może być powolny podczas przeglądania ciężkich stron internetowych. Dzięki karcie SD, otwieranie dokumentów i map jest niemal natychmiastowe, tak jak ich przeglądanie i zapisywanie. Pozwala ona również utrzymać dysk w większości pusty, co przyśpiesza jego działanie. Nie wiem, czy jest to praktyczne rozwiązanie w innych laptopach, ale wszystkie moje Thinkpady mają sloty na karty SD.

Koszty

Przeliczmy całkowite koszty tego przedsięwzięcia, w tym inwestycję w zapasowe laptopy i kartę SD, używając aktualnych cen dla kart i dysków SSD, które znacząco potaniały od czasu kiedy je kupiłem:

ThinkPad X60s: 50 euro
Zapasowy ThinkPad X60s: 60 euro
Zapasowy ThinkPad X60: 75 euro
Dwie baterie do wymiany starych: 50 euro
Dysk SSD o pojemności 240 GB: 30 euro
Karta SD o pojemności 128 GB: 20 euro
W sumie: 285 euro

Jeśli kupisz wszystko to co ja, wyniesie cię to jedynie 285 euro. Nowe laptopy w tej cenie są niczym więcej, jak badziewiem, a już na pewno nie dostaniesz dwóch dodatkowych egzemplarzy. Jeśli uda ci się pracować w ten sposób przez dziesięć lat, twój przenośny komputer wyniesie cię zaledwie 28.5 euro na rok. Być może będziesz musiał wymienić dysk SSD lub kartę SD, ale nie zrobi to wielkiej różnicy w kosztach. Co więcej, ograniczasz niszczenie środowiska wywołane przez produkcję nowego laptopa co 5.7 lat.

Zdjęcie: W przewidywalnej przyszłości, moja potrzeby w kwestii laptopów są zaspokojone.

Nie Przesadzaj

Mimo, że ja użyłem Thinkpad X60s jako przykład, ta sama strategia działałaby z innymi modelami – tutaj znajdziesz listę wszystkich modeli – oraz z laptopami innych producentów (o których nic nie wiem). Jeśli nie chcesz korzystać z serwisów aukcyjnych, twój lokalny lombard z pewnością zaoferuje ci używany laptop na gwarancji. A być może nawet nie musisz nic kupować, gdyż wiele ludzi ma stare laptopy walające się po domu.

Nie trzeba się cofać aż do 2006 roku. Mam nadzieję, że jasne jest, iż celem tego artykułu jest przedstawienie ogólnej idei, a nie promowanie mojej konkretnej implementacji. Co więcej, dla większości osób, cofnięcie się przed rok 2006 nie jest realistyczne. Moją pierwszą próbą był Thinkpad X30 z 2002 roku, ale okazało się to zbyt dużym krokiem. Używał on innej ładowarki, nie miał slotu na kartę SD i nie mogłem sobie poradzić z połączeniem bezprzewodowym do internetu. Dla wielu osób, młodszy laptop może być lepszym wyborem. 64-bitowa architektura oraz wbudowana kamera internetowa z pewnością ułatwi użytkowanie. Oczywiście, możesz mnie przebić i cofnąć się do lat 90-tych, ale pożegnasz się wtedy z internetem bezprzewodowym i złączami USB.

Twój wybór laptopa zależy też od tego, co chcesz na nim robić. Jeśli przede wszystkim przeglądasz internet, piszesz, rozmawiasz z innymi, oglądasz filmy i słuchasz muzyki, możesz to zrobić tak samo tanio, jak ja. Jeżeli natomiast pracujesz obrabiasz grafikę, sytuacja może być bardziej skomplikowana, po części dlatego, że prawdopodobnie używasz obecnie Apple. Ta sama strategia mogłaby być przeprowadzona na nieco młodszym i bardziej zaawansowanym laptopie. Jeśli chodzi o zmianę z iOS na Linux, aplikacje biurowe są absolutnie lepsze na Linuxie, niż na jego komercyjnych odpowiednikach, lecz z powodu braku doświadczenia nie mogę się wypowiedzieć na temat innych aplikacji.

To Jest Sztuczka, Nie Nowy Model Ekonomiczny

Nawet jeśli kapitalizm mógłby nam zapewnić dostęp do używanych laptopów przez następne kilka dekad, strategia którą opisałem powyżej powinna być traktowana jedynie jako sztuczka, a nie jako nowy model ekonomiczny. Jest to sposób na radzenie sobie, lub ucieczka, od systemu który próbuje zmusić ciebie do konsumowania tyle, ile się tylko da. To próba przełamania systemu, a nie rozwiązania jego problemów. Potrzebny jest nam inny model ekonomiczny, w którym wszystkie laptopy będą budowane jak Thinkpady sprzed 2011 roku. W konsekwencji, ceny laptopów poszłyby w dół, i właśnie tego chcemy. Ponadto, moglibyśmy znacznie zmniejszyć energię wymaganą na produkcję i pracę laptopów, gdybyśmy wstrzymali trend coraz bardziej wrastającej mocy komputerów.

Co ważne, chociaż zarówno podzespoły oraz oprogramowanie zachęcają ludzi do częstej wymiany komputerów, kluczową rolę gra tutaj właśnie oprogramowanie. Komputer wyprodukowany 15 lat temu wciąż ma te same funkcje, których potrzebujesz, ale nie jest on kompatybilny z najnowszym (komercyjnym) oprogramowaniem. Dotyczy to zarówno systemów operacyjnych, jak i wszelkiego typu programów, od gier, przez programy biurowe, aż do stron internetowych. Co za tym idzie, aby laptopy były bardziej przyjazne dla środowiska, producenci oprogramowania musieliby tworzyć lżejsze wersje swoich kolejnych produktów - nie cięższe. Im lżejsze oprogramowanie, tym dłużej nasze laptopy będą nam służyły i mniej energii będzie zużywane na ich produkcję.

Zdjęcia: Jordi Manrique Corominas, Adriana Parra, Roel Roscam Abbing

Korekta wersji polskiej: Michał Kolbusz

Komentarze

By zostawić komentarz, wyślij go poprzez e-mail na solar (małpa) lowtechmagazine (kropka) com. Twój adres e-mail nie będzie wykorzystywany do innych celów i zostanie usunięty po opublikowaniu komentarza. Jeśli nie chcesz, aby twoje imię zostało opublikowane, podpisz komentarz używając w wiadomości nazwy, którą chcesz, byśmy użyli.

Deng, Liqiu, Callie W. Babbitt, and Eric D. Williams. “Economic-balance hybrid LCA extended with uncertainty analysis: case study of a laptop computer.” Journal of Cleaner Production 19.11 (2011): 1198-1206. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652611000801 ↩︎
International Renewable Energy Agency (IRENA). https://www.irena.org/solar ↩︎
André, Hampus, Maria Ljunggren Söderman, and Anders Nordelöf. “Resource and environmental impacts of using second-hand laptop computers: A case study of commercial reuse.” Waste Management 88 (2019): 268-279. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956053X19301825 ↩︎ ↩︎
Bihouix, Philippe. The Age of Low Tech: Towards a Technologically Sustainable Civilization. Policy Press, 2020. https://bristoluniversitypress.co.uk/the-age-of-low-tech ↩︎
Kasulaitis, Barbara V., et al. “Evolving materials, attributes, and functionality in consumer electronics: Case study of laptop computers.” Resources, conservation and recycling 100 (2015): 1-10. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0921344915000683 ↩︎
Lenovo przejęło biznes PC od IBM w 2005 roku, więc technicznie rzecz biorąc laptop który kupiłem to Lenovo Thinkpad X60s. Jednak podzespoły jeszcze wtedy nie zostały zmienione. Nowa marka daje o sobie znać jedynie przez logo umieszczone obok logo IBM. Mój zapasowy laptop, niemalże identyczny model z tego samego roku (X60, samiast X60s) nie posiada żadnych nawiązań do Lenovo. ↩︎

Gospodarka Zasilana Pogodą

Thu, 21 Sep 2017 00:00:00 +0000

Obraz: „Barka z kamieniem”, obraz Johna Warda z Hull.

Przed nastaniem Rewolucji Przemysłowej, ludzie dostosowywali swoje potrzeby energetyczne do dostępności zasobów energii o zmiennym charakterze (ang. intermittent energy sources). Globalny handel i system transportowy – oparty się na łodziach żaglowych – działał tylko wtedy, kiedy wiał wiatr. Wiatraki dostarczające nam pożywienia, i napędzające wiele procesów wytwórczych, działały na tej samej zasadzie.

Takie podejście byłoby równie praktyczne dzisiaj, szczególnie gdy wspomożemy się nowoczesnymi technologiami. Fabryki i system transportowy – łodzie, a może i kolej – mogłyby pracować wyłącznie na energii odnawialnej, wtedy kiedy jest dostępna. Dopasowanie popytu na energię do podaży na nią spowoduje, że transformacja energetyczna na źródła odnawialna będzie bardziej realistyczna, niż jest dzisiaj.

Energia Odnawialna W Czasach Przedprzemysłowych

Przed Rewolucją Przemysłową, zarówno przemysł, jak i transport, były w dużej mierze uzależnione od nieciągłych źródeł energii odnawialnej. Już starożytności używano młynów, wiatraków i łodzi żaglowych, lecz dopiero od XIV wieku, Europejczycy zaczęli wykorzystywać ich pełny potencjał.

W czasach ich świetności, tuż przed nadejściem ery przemysłowej, szacuje się, że w Europie pracowało 200 tysięcy wiatraków i 500 tysięcy kół wodnych. Początkowo, wiatraki i koła wodne służyły jedynie do mielenia zboża w młynach - bardzo pracochłonnego zajęcia, dawniej wykonywanego ręcznie (najpierw za pomocą kamieni, a później ręcznie obracanych żaren).

Obraz: „Letni krajobraz”, obraz autorstwa Jan'a van Os.

Wiatraki i koła wodne szybko zaadaptowano w przemyśle, gdzie wprawiały w ruch maszyny wykonujące takie procesy jak np. cięcie drewna, polerowanie szkła, wyrób papieru, wiercenie rur, cięcie kamieni, ostrzenie noży, cięcie metalu, kruszenie wapieni, wyrób prochu strzelniczego, wyrób zaprawy, bicie monet i wiele, wiele innych. ¹² Wiatraki i koła wodne znalazły swoje miejsce również w przetwórstwie rolnym. Wyciskały oliwę z oliwek, łuskały jęczmień i ryż na kaszę, mieliły przyprawy i tytoń, międliły len, wyciskały z rzepaku i konopi olej używany do gotowania i oświetlania.

Chociaż zdany był na kaprysy pogody i nieprzewidywalne siły energii wiatrowej, handel międzynarodowy stanowił fundament rozwoju wielu europejskich gospodarek ery przedprzemysłowej.

Koła wodne znano już w starożytności, jednak dopiero od XV wieku, zaczęły zyskiwać na popularności i rozprzestrzeniły się po całej Europie. Jednak „przemysłowe młyny (wiatraki)” narodziły się dopiero w Holandii, w kraju który najlepiej ujarzmił i zaprzągł do pracy energię wiatru. Te konstrukcje zaczęto stawiać w XVI w. i przez dłuższy czas były tylko tam spotykane. Holendrzy wykorzystywali wiatr do przeróżnych zadań, w tym do wydzierania morzu cennych skrawków ziemi. Aż do roku 1850, za ich pomocą, ten położony nisko nad poziomem morza kraj, mógł skutecznie osuszać tereny potrzebne rolnictwu. ²

Obraz: „Krajobraz rzeczny z rybakami na łodziach wiosłowych”, Abraham Storck, 1679 rok.

Transport napędzany wiatrem – za pomocą żaglowców – zaczął się gwałtownie rozwijać od XVI wieku, kiedy to Europejczycy „odkryli” nowe lądy. Dzięki niemu, powstał przewidywalny, różnorodny i ciągle się rozrastający system międzynarodowego handlu towarami masowymi (takimi jak zboże, drewno, wino, metale, ceramika, suszone ryby), dobrami luksusowymi (np. metalami szlachetnymi, futrem, przyprawami, kością słoniową, jedwabiem i lekami) i niewolnikami. ³

Chociaż zdany był na kaprysy pogody i nieprzewidywalne siły energii wiatrowej, handel międzynarodowy stanowił fundament rozwoju wielu europejskich gospodarek ery przedprzemysłowej. Niech przykładem będzie Holandia tamtego okresu, której przemysł stoczniowy, skoncentrowany wokół 450 zasilanych wiatrem tartaków, importował praktycznie wszystkie materiały z basenu Morza Bałtyckiego: drewno, smołę, żelazo, konopie i lniane płótno. Żeby wyżywić swoją ludność Holendrzy również byli zdani na wiatr dmuchający w żagle. Pod koniec XV wieku, do holenderskich portów rocznie zawijało dwa tysiące statków ze zbożem z Gdańska. ³ Łodzie żaglowe były również niezbędne do połowu ryb.

Jak W Epoce Przedprzemysłowej Radzono Sobie z Nieciągłością Energii

Już 500 lat przed nastaniem ery paliw kopalnych, odnawialne źródła energii były niezbędne dla funkcjonowania europejskich społeczeństw. Jednak Europejczycy nie mogli liczyć ani na chemiczne baterie, linie przesyłowe, ani na zapasowe elektrownie konwencjonalne równoważące niedobory produkcji energii. Jak, w takim razie, nasi przodkowi radzili sobie ze zmienną i nieciągłą naturą odnawialnych źródeł energii?

Jednym ze sposobów było wprowadzanie rozwiązań technicznych, które do pewnego stopnia, dopasowywały podaż energii do popytu, tak jak my robimy to dzisiaj. Poziom wody w rzekach zależał od pogody i pory roku. Koła wodne umieszczone na łodziach i młyny zbudowane na mostach były jednymi z pierwszych prób rozwiązania tego problemu. Podnosiły się i opadały razem z poziomem wody, dzięki czemu pracowały w bardziej przewidywalny sposób. ¹⁴

Nasi przodkowie wprowadzali rozwiązania techniczne, które do pewnego stopnia, dopasowywały podaż energii do popytu.

Potrafili również część energii wodnej zmagazynować na późniejszy użytek. Od czasów średniowiecza, na rzekach stawiano zapory, jazy i inne urządzenie hydrotechniczne piętrzące wodę. Jest to tożsame rozwiązanie do współczesnych tam na rzekach. Wszelkiego typu zapory wyrównywały przepływ wody w strumieniach i w razie potrzeby zapewniały potrzebną energię. ⁴ ⁵

Obraz: “Młyn Konny”, obraz Jamesa Herringa, 1850 rok.

Rzeki mogły jednak wyschnąć, albo zamarznąć na dłuższy czas, i wtedy ani jazy ani regulacja wysokości koła wodnego nie pomagały. Jeśli ktoś postawił na wiatraki, to niestety nie mógł liczyć na żadną sztuczkę techniczną przynoszącą wiatr podczas ciszy - pozostawało tylko się o niego pomodlić. ²⁶⁷

Jedną z technologicznych odpowiedzi tamtych czasów na nieciągłość produkcji energii, zarówno energii wiatru i wody, był kierat - zwany inaczej „młynem końskim”. ⁸ W przeciwieństwie do wiatru i wody, siła mięśni – osłów, mułów, koni, wołów, ludzi, a nawet psów - mogła zostać zaprzęgnięta do pracy w dowolnym momencie. Jednak pod względem sprawności energetycznej kierat był drogą i mało wydajną technologią - utrzymanie jednego konia wymaga osiem razy więcej gruntów przeznaczonych na pastwiska, niż ziemi uprawnej do wyżywienia jednego człowieka. ⁹ Z tego powodu, praca zwierząt w przemyśle nigdy nie została wykorzystana na większą skalę. Kieraty znalazły swoją niszę w mieleniu zboża, lub jako źródło energii małych zakładów wytwórczych. ¹

Tym bardziej, kierat nie mógł mieć zastosowania jako zapasowe źródło energii na statkach żaglowych. Z zasady, kiedy nie ma wiatru, łódź może skorzystać z pracy wioślarzy, jednak utrzymanie wystarczająco licznej załogi wioślarzy wymaga dodatkowych zapasów wody pitnej i pożywienia, przez co, taki napęd sprawdzał się jedynie na statkach wojennych i małych łodziach.

Dopasowywanie Popytu Do Podaży: Fabryki

Ponieważ nasi przodkowie mieli ograniczone możliwości radzenia sobie z nieciągłą naturą źródeł odnawialnych, podeszli do całej sprawy inaczej, niż staramy się to zrobić my - ludzie współcześni. Starali się oni zaadaptować do zmiennych zasobów energii. Innymi słowy, akceptowali to, że energia odnawialna nie zawsze jest dostępna i działali podług tego. Na przykład, wiatraki i łodzie żaglowe były w użyciu tylko wtedy, kiedy wiał wiatr.

Obraz: [„Wiatraki w Westzijderveld niedaleko Zaandam”, obraz Cloude Monet](https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Claude_Monet_Mills_in_the_Westzijderveld_near_Zaandam.jpg).

Przemysłowe wiatraki wykorzystywały każdy moment sprzyjającej pogody. Kiedy wiatr wiał wystarczająco silnie, wiadomo było, że młynarz będzie pracował dzień i noc, robiąc w trakcie tylko krótkie drzemki. Wiemy na przykład, że w angielskich zakładach Union Mill w Cranbrook, zdarzyło się, że młynarz podczas wietrznego okresu trwającego 60 godzin, zdążył zaznać jedynie trzech godzin snu. ² Publikacja „Mills and Millwrighting” („Młyny i stawiania młynów”) z roku 1957, częściowo oparta na rozmowach z ostatnimi żyjącymi tradycyjnymi młynarzami, pokazuje jak ważne było wykorzystanie każdej okazji, kiedy tylko dostępny był wiatr:

„Nie było to niczym niezwykłym, że z nadejściem jesiennych wiatrów, młynarzowi zdarzało się pracować od północy w niedzielę do wtorkowego wieczoru, od środy rano do czwartku w nocy, a następnie od piątkowego poranku do północy następnego dnia, łapiąc w tym czasie tylko kilka chwil na drzemkę; po tym poznać dobrego młynarza, że zawsze zerwie się z łóżka kiedy wiatr się wzmaga, wstając o północy aby uruchomić młyn, ponieważ wiatr to jego nadzorca i musi wykorzystać każdą okazję kiedy wieje. Wiele wiosek doświadczyło czasów, przed wynalezieniem silnika parowego, gdy brakowało pszennego chleba, ponieważ młyn (wiatrak) nie pracował w okręgu, w którym nie było rzek ani strumieni; w takich kryzysowych czasach, bezwietrznych jesieni, ludzie musieli się zadowolić chlebem z jęczmiennej mąki, a nawet z ziemniaków." ¹⁰

Wcześniej, w bardziej konserwatywnych czasach, młynarz zostałby ukarany za pracę w niedzielę, ale nie zawsze się tym przejmował. Kiedy zaprotestowano przeciwko niedzielnej pracy młynarza Wade z Wiclewood z młyna wieżowego w Norfolk, ów młynarza tak się tłumaczył: „Jeśli Pan jest na tyle dobry, że zsyła mi w Niedzielę wiatr, to ja z niego korzystam”. ¹¹ W czasie ciszy wiatrowej młynarze wykonywali inne prace, takie jak naprawa i konserwacja urządzeń, albo robili sobie wolne. Noah Edwards, ostatni młynarz młyna wieżowego Arkley w hrabstwie Hertfordshire, w tym czasie - „wieczorem siedziałby u wejścia do młyna i grał na skrzypcach”. ¹¹

Dopasowywanie Popytu Do Podaży: Żaglowce

Do podróży morskich podchodzono podobnie jak do wiatraków. Ponieważ, w tamtym czasie napęd statkom dostarczały żagle, żeglarze podczas ciszy wiatrowej schodzili na ląd, żeby np. dokonać niezbędnych napraw statków czy uzupełnić zapasy. Podróże planowali biorąc pod uwagę sezonowe zmienności pogody, wykorzystując sprzyjające wiatry i morskie prądy. Na morzu, wiatr nie tylko wieje mocniej niż na lądzie, ale jest również bardziej przewidywalny.

Żeglarze planowali podróż biorąc pod uwagę sezonowe zmienności pogody – wykorzystując sprzyjające wiatry i morskie prądy.

W troposferze wyróżniamy sześć głównych pasów wiatrów, po trzy na każdej półkuli ziemskiej. Od równika do biegunów wieją pasaty, wiatry zachodnie i wiatry wschodnie (w języku angielskim pasaty zwyczajowo nazywa się „trade winds” czyli „wiatrami handlu”, przyp. tłum.). Sześć pasów wiatrów przesuwa się na północ podczas lata na półkuli północnej, i na południe podczas zimy na tej samej półkuli. Z dominującymi kierunkami wiatrów jest skorelowanych pięć głównych oceanicznych prądów morskich.

Obraz:”Maas w Dordrecht”, obraz Aelberta Cuyp, rok 1660.

Europejscy żeglarze rozszyfrowali z czasem globalny układ wiatrów i prądów morskich, i wkrótce system sieci szlaków morskich oplótł całą kulę ziemską. Krzysztof Kolumb, zanim dotarł do Ameryki, odkrył, że dzięki wykorzystaniu pasatów i wiatrów zachodnich, możliwe jest wytyczenie trasy morskiej po oceanie atlantyckim z Europy do Nowego Świata i z powrotem.

Na półkuli północnej pasaty osiągają swoje najbardziej wysunięte na północ szerokości geograficzne w lecie, dochodząc do wybrzeży Hiszpanii i Portugalii. Dzięki tym wiatrom, można latem z łatwością w dopłynąć żaglowcem z Południowej Europy na Karaiby i do Ameryki Południowej, ponieważ wieją wtedy ze wschodu na zachód.

Grafika: Mapa wiatrów na Atlantyku, 9 września 2017 rok. Źródło: [Windy](https://www.windy.com)

Powrót tą sama trasą byłby wtedy prawie niemożliwy. Iberyjscy żeglarze odkryli jednak, że jeśli zimą popłyną na północ, wzdłuż wybrzeża Ameryki Północnej, to natrafią na wiatry zachodnie, które zabiorą ich z powrotem do Południowej Europy. Około 1560 roku, baskijski podróżnik Andrés de Urdenata odkrył podobną trasę morską dookoła Pacyfiku. ¹²

Dzięki wykorzystaniu sprzyjających wiatrów, czas podróży morskich żaglowców był całkiem przewidywalny. Przepłynięcie Atlantyku zajmowało od 21 do 29 dni.

Dzięki wykorzystaniu sprzyjających wiatrów, czas podróży morskich statkami żaglowymi był całkiem przewidywalny. Książka „Ocean Passages for the World” wspomina, że typowa podróż morska z Nowego Jorku do Kanału Angielskiego, od połowy XIX wieku do wczesnych lat XX wieku, zajmowała żaglowcom od 25 do 30 dni. W latach 1818 do 1832, najkrótsza podróż wyniosła 21 dni, a najdłuższa 29. ¹³

Kurs z Kanału Angielskiego do Nowego Jorku trwał 35-40 dni zimą i 40-50 dni latem. Do Cape Town trzeba było płynąć 50-60 dni, do Kalkuty 80-90 dni, a do Melbourne 100-120 dni. ¹³ Te czasy są dwa, trzy razy dłuższe od dzisiejszych, pokonywanych przez współczesne kontenerowce, które to dostosowują swoją prędkość podróżną do cen ropy naftowej i popytu na ich usługi.

Stare Podejście, Nowa Technologia

Dzisiaj, dopasowywanie popytu na energię do jej dostępności jest tak samo sensowną strategią na radzenie sobie ze zmiennymi źródłami energii, jak była kiedyś w czasach przedprzemysłowych. Nie oznacza to jednak, że jesteśmy skazani na powrót do przedprzemysłowego stylu życia. Dysponujemy teraz lepszymi technologiami, które pozwolą nam znacznie łatwiej dostosować się do kaprysów pogody.

Obraz: „Statki podczas ciszy morskiej”, obraz Charles Brooking, pierwsza połowa XVIII wieku.

W kolejnych akapitach, bardziej szczegółowo zbadam to, w jaki sposób przemysł i transport mogłyby oprzeć się wyłącznie na zmiennych, nieciągłych źródłach energii i pokażę jakie możliwości otwierają przed nami nowe technologie. Mój wywód podsumuję, starając się zanalizować efekt jaki ta przemiana wywrze na konsumentach, pracownikach i na wzroście gospodarczym.

Produkcja Przemysłowa

W skali światowej, produkcja przemysłowa odpowiada za prawię połowę całkowitego zużycia energii. Wiele z mechanicznych procesów wytwórczych, które kiedyś wykonywano dzięki wiatrakom, takie jak: cięcie, piłowanie, wiercenie, honowanie, miażdżenie, kucie, ostrzenie, skrawanie, polerowanie, mielenie, ciągnienie itd., jest dzisiaj tak samo ważna jak dawniej. Wszystkie te procesy produkcyjne można zasilać z nieciągłych źródeł energii.

To samo tyczy się przetwórstwa spożywczego (mielenia, rozdrabniania, odsiewania ziarna, obłuszczenia i polerowanie kasz, wyciskania oleju z nasion), wydobywczego (kopania, wiercenia, kruszenie rud i skał) i przemysłu tekstylnego (folowania, przygotowanie włókien, przędzenia i tkania). W tych wszystkich wymienionych procesach, nieciągłe dostarczanie energii nie będzie miało wpływu na jakość procesu produkcyjnego, a jedynie na jego prędkość.

Nieciągłe źródła energii nie mają wyraźnie negatywnego wpływu na wiele z dzisiejszych procesów produkcyjnych.

Zasilanie tych procesów energią źródeł odnawialnych jest znacznie prostsze dzisiaj niż w przeszłości. Dzisiejsze turbiny wiatrowe są całkowicie zautomatyzowane, kiedy wiatraki wymagały ciągłej uwagi. ¹⁴

Obraz:„Praca z młynami”, Jean Bruggeman, 1996 rok.

Co więcej, nie tylko dzisiejsze turbiny wiatrowe (i wodne) są praktyczniejsze i potężniejsze niż dawniej, ale nauczyliśmy się również wykorzystywać energię słoneczną do produkcji energii mechanicznej. Dzieje się to zwykle za sprawą fotowoltaiki, zmieniającej energię słoneczną na prąd elektryczny zasilający silniki elektryczne.

Dzięki temu, fabryki można zasilać połączonymi siłami energii wiatru i słońca, co zwiększa prawdopodobieństwo, że zapotrzebowanie na energię maszyn przemysłowych zostanie zaspokojone. Możliwość zbierania energii słonecznej jest bardzo ważna, ponieważ, póki co, jest to najbardziej dostępne dla nas źródło energii odnawialnej. Potencjał energii wodnej (na lądzie, przyp. tłum.) został już praktycznie całkowicie zagospodarowany. ¹⁵

Energia Cieplna

Kolejną niezwykle ważną różnicą, pomiędzy współczesnością, a czasami przedprzemysłowymi, jest to, że to samo podejście możemy zastosować do podstawowych procesów wytwórczych, które wymagają energii cieplnej. Ciepło dominuje w wielu gałęziach przemysłu np. w wytwarzaniu układów scalonych, produkcji szkła, przemyśle chemicznym czy wytopie metali.

W czasach przedprzemysłowych, procesy wymagające energii cieplnej były zasilane spalaniem biomasy, węgla lub torfu. Niestety skutki tego były opłakane. Nadmierna eksploatacja tych paliw doprowadziła do zniszczenia lasów, erozji gleby i zanieczyszczenia powietrza. Chociaż w przeszłości ludzie korzystali z energii słonecznej w takich przedsięwzięciach jak np. produkcja soli z wody morskiej, suszenie płodów rolnych celem ich konserwacji, czy wypalanie na słońcu cegieł, to jednak te zadanie wymagały względnie niskich temperatur.

Możemy zastosować to samo podejście do podstawowych procesów wytwórczych wymagających energii termicznej, co nie było możliwe przed Rewolucją Przemysłową.

Dzisiaj, energia odnawialna, inna niż pochodząca ze spalania biomasy, może służyć do produkcji ciepła na dwa sposoby. Po pierwsze, możemy użyć turbin wiatrowych i fotowoltaiki, które wygenerują prąd elektryczny, a my zamienimy go na energię termiczną dzięki efektowi oporu elektrycznego. Nie dało się tego zrobić w czasach przedprzemysłowych - ponieważ nie znano jeszcze elektryczności.

Grafika: Zasilana energią słoneczną prasa drukarska Augustina Mouchot'a, 1882 rok.

Drugi sposób, to bezpośrednie użycie ciepła promieni słonecznych. Można to zrobić wykorzystując kolektory płytowe z wodą jako medium roboczym, lub rurowe kolektory próżniowe, które absorbują promieniowanie słoneczne ze wszystkich stron i są w stanie osiągnąć temperaturę 120 stopni Celsjusza. Pozostają jeszcze kolektory skoncentrowanego światła słonecznego, które podążają za ruchem słońca, skupiają jego promieniowanie i potrafią wytworzyć temperatury wystarczająco wysokie do topienie metali czy wytwarzania układów scalonych i ogniw fotowoltaicznych. Takie możliwości pojawiły się dopiero w późnych latach XIX wieku, dzięki postępowi w produkcji szkła i luster.

Ograniczone Możliwości Gromadzenia Energii

Zasilanie fabryk nieciągłymi źródłami energii odnawialnej nie wyklucza użycia magazynów energii, albo pomocy zapasowych elektrowni. Dopasowanie popytu do podaży energii powinno być priorytetem, jednak inne strategie mogą spełniać role pomocnicze. Po pierwsze, magazyny energii, lub zapasowe elektrownie, mogłyby być potrzebne w sytuacjach krytycznych, zasilając w razie potrzeby procesy, których nie można wstrzymać na dłuższy czas, jak np. produkcję żywności.

Po drugie, magazynowanie energii na krótki czas jest przydatne w zasilaniu procesów, w których jakość wyrabianych produktów zależy od stałych parametrów procesu produkcyjnego, a te wymagają niezaburzonej dostawy mocy. ¹⁶ Po trzecie, krótkoterminowe magazynowanie energii jest kluczowe w procesach sterowanych komputerowo, ponieważ nie pozwala przerwać pracy w krótkich momentach w przerwie w dostawie prądu i zapewnia, w wypadku spodziewanych długich przerw w zasilaniu, bezpieczne zatrzymanie procesów. ¹⁷

Obraz: „Port miejski w Rotterdamie”. Obraz Jongkinda Johana Bertholda, rok 1857.

Dzisiaj mamy znacznie lepsze możliwości magazynowania energii w porównaniu do czasów przedprzemysłowych. Możemy na przykład użyć biomasy, kiedy braknie energii mechanicznej. Kilka wieków temu, kiedy wiatr przestawał wiać, młynarz nie mógł skorzystać z tej opcji, ponieważ nie wymyślono jeszcze silnika parowego.

Mamy też do dyspozycji baterie chemiczne, różne formy prostych technologii, tj. koła zamachowe, sprężone powietrze, akumulatory hydrauliczne i elektrownie szczytowo-pompowe. Jeśli chcemy przechować energię cieplną, to również jest z czego wybierać: możemy przechowywać ciepło w izolowanych zbiornikach na wodę (do 100ºC) lub w soli, oleju albo ceramice (do znacznie wyższych temperatur). Każde z tych rozwiązań niestety zawiedzie, z tego czy innego powodu, jeśli będziemy chcieli zmagazynować znaczną ilość nadwyżki energii ze źródeł odnawialnych. Małoskalowe magazyny energii, służące jedynie do równoważenie zapotrzebowania, mogą jednak okazać się bardzo użyteczne.

Nowa Era Żagli

Kolejnym kandydatem do przejścia na nieciągłe źródła energii odnawialnej jest transport towarowy, a przede wszystkim transport morski. Statki przewożą około 90% wszystkich towarów w handlu międzynarodowym, i chociaż są najbardziej sprawnym energetycznie sposobem przemieszczania ładunków, to ich całkowite zużycie energii jest wysokie, a napędzane ropą masowce produkują ogromną ilość zanieczyszczeń.

Zdjęcie: Zdjęcie wykonane przez Arne List [CC BY-SA 2.0], przez Wikimedia Commons

Dzisiaj, często się wspomina, że rozwiązaniem problemu zanieczyszczeń podrukowanych przez transport morski, może stać się zasilanie statków wodorem. Paliwo miałoby być produkowane w procesie elektrolizy wody, a energię potrzebną do tego dostarczałyby morskie farmy wiatrowe. Jednak ludzkość od tysiącleci zna sprawdzony, prostszy, czysty i efektywny sposób bezpośredniego wykorzystanie siły wiatru. Wystarczy statkom zamontować żagle. Ponieważ nawet dzisiaj, wiele ze statków wyposażonych w silniki spalinowe, często dryfuje bezczynnie całymi dniami, czy tygodniami, czekając na pozwolenie wpłynięcie lub wypłynięcia z portu, to względnie nieprzewidywalna natura wiatrów nie będzie takim dużym problemem.

Znacznie praktyczniej, i wydajniej energetycznie, jest bezpośrednio napędzać statki wiatrem.

Tak jak w przypadku procesów przemysłowych, dysponujemy dzisiaj większa wiedzą i lepszą technologią, dzięki którym możemy transport morski oprzeć wyłącznie na wietrze. Mamy lepsze materiały by budować lepsze i bardziej niezawodne statki i żagle, posiadamy dużo precyzyjniejsze instrumenty nawigacyjne i komunikacyjne, prognozy pogody są coraz dokładniejsze, możemy w razie potrzeby użyć fotowoltaiki do zasilenia silników, oraz zebraliśmy znacznie bardziej szczegółową wiedzę na temat układu wiatrów i prądów morskich.

Zdjęcie: „Thomas W. Lawson” - siedmiomasztowy szkuner o stalowym kadłubie, zbudowany w 1902 roku do handlu pacyficznego. Załoga liczyła osiemnaście osób.

Tak naprawdę, światowy układ wiatrów i prądów morskich został w pełni poznany, kiedy era żagli dobiegała już końca. Pomiędzy rokiem 1842 a 1861, amerykański nawigator Matthew Fontaine Maury, zebrał wyczerpujący zasób dzienników pokładowych, na podstawie których wykreślił mapy przeważających wiatrów i prądów morskich, oraz ich sezonowe wariacje. ¹⁸

Dzieło Maury’ego pozwoliło żeglarzom znacząco skrócić czas żeglugi. Na przykład, podróż z Nowego Jorku do Rio de Janeiro skróciła się z 55 do 23 dni, a podróż z Melbourne do Liverpoolu zmalała o połowę, z 126 do 63 dni. ¹⁸

W ostatnich czasach, wiele innowacji w żeglowaniu pojawia się za sprawą wyścigów jachtów i mogłyby wejść one do żeglugi handlowej. Na przykład, w Pucharze Ameryki w roku 2017, drużyna Emirates Team New Zealand wprowadziła pedały zamiast korb ręcznych do zasilania hydraulicznego systemu sterowania łodzią. Ponieważ nasze nogi są mocniejsze niż ramiona, napęd na pedały pozwala wykonywać szybsze halsy i zwroty przez rufę podczas zawodów, ale nic nie stoi na przeszkodzie, żeby ta innowacja znalazła się na pokładzie handlowych żaglowców, zmniejszając ilość wymaganej do obsługi statku załogi. ¹⁹

Zdjęcie: Jacht sportowy zespołu Emirates Team New Zealand.

Wymowne są również nowe rekordy prędkości. Najszybsza żaglówka w 1972 roku nie osiągała nawet 50 kilometrów na godziną, kiedy w 2012 roku statek Vestas Sailrocket 2 osiągnął prędkość 121 km/godz. Oczywiście te wyczynowe konstrukcje nie nadają się do przewożenia ładunków, nie mniej jednak, mogą stać się inspiracją dla statków handlowych.

Pociągi Zasilane Słońcem i Wiatrem

Podobne podejście możemy przyjąć w transporcie lądowym, opracowując pociągi napędzane energią słońca i wiatru. Podobnie jak łodzie żaglowe, pociągi mogłyby jeździć tylko wtedy kiedy dostępna jest energia odnawialna. Oczywiście nie polegałoby to na postawieniu masztów z żaglami na lokomotywach, ale na podłączeniu trakcji do paneli fotowoltaicznych i turbin wiatrowych rozmieszczonych wzdłuż torów. Byłoby to całkowicie nowe użycie, możliwe dzięki odkryciu elektryczności, mającej już wieki, strategi radzenie sobie z nieciągłymi źródłami energii.

Pociągi zasilane słońcem i wiatrem byłyby całkowicie nowym wykorzystaniem, wielowiekowej strategii radzenie sobie z nieciągłymi źródłami energii.

Pociągi towarowe są idealnymi kandydatami to przetestowania tego rozwiązania, ponieważ jeżdżą przede wszystkim nocą, kiedy produkcja energii wiatrowej osiąga z reguły szczyt, a zapotrzebowania na prąd jest najniższe. Tak jak statki handlowe, pociągi towarowe nie mogą pochwalić się przewidywalnymi rozkładami jazdy, ponieważ często czekają całymi dniami na bocznicach towarowych na pełny załadunek.

Obraz: „Doki Cardiff”, obraz Lionel Waldena, rok 1894.

Prędkość pociągów również może być regulowana dostępnością energii odnawialnej, tak jak prędkość wiatru określa jak szybko może płynąć żaglowiec. Podobne podejście można wykorzystać do innych elektrycznych systemów transportowych, takich jak: tramwaje, tramwaje wodne czy napowietrzne kolejki linowe.

Połączenie, zasilanych słońcem i wiatrem pociągów towarowych z zasilanymi słońcem i wiatrem fabrykami, stwarza nowe możliwości. Na pierwszy rzut oka, pociągi pasażerskie, które napędza energia odnawialna, wydają się czymś niemożliwym, ponieważ przewóz ludzi jest znacznie mniej elastyczny niż towarów. Jeśli pociąg pasażerski zbytnio zwolni, albo co gorsza nie odjedzie, pasażerowie będą musieli w ostatniej chwili zmienić swoje plany. W pochmurne dni niewielu dotrze do swoich miejsc pracy.

Zdjęcie: Panele fotowoltaiczne pokrywające trakcje kolejową w Belgii, 2016. Źródło: Infrabel.

Rozwiązaniem tego problemu mogłoby być wykorzystanie wspólnych źródeł energii dla fabryk i pociągów pasażerskich. Wzdłuż trakcji kolejowych można postawić wystarczającą ilość paneli słonecznych, żeby pociągi mogły odjeżdżać nawet w pochmurne dni. Kiedy będzie więcej słońca, to nadwyżkę energii wykorzysta się fabrykach stojących wzdłuż torów, albo puści się na tory dodatkowe składy pociągów.

Konsekwencje Społeczne: Konsumpcja i Produkcja

Widzimy teraz, że będziemy mogli produkować całkiem dużą różnorodność dóbr konsumenckich i przewozić je po całym świecie, nawet wtedy, kiedy produkcja przemysłowa i transport międzynarodowy staną się całkowicie zależne od nieciągłych źródeł energii odnawialnej. Oczywiście nie wszystkie produkty będą dostępne cały czas. Możliwe, że jeśli zechcemy kupić nową parę butów, to będziemy musieli poczekać, aż nastanie właściwa pora roku na ich produkcję i transport.

Zarówno produkcja, jak i konsumpcja, zależeć będzie od pogody i pór roku. Zasilane słońcem fabryki będą bardziej produktywne latem, a te zasilane energią wiatrową zimą. Trzeba będzie również uwzględnić najlepszy sezon do żeglowania.

Możliwe, że jeśli zechcemy kupić nową parę butów to będziemy musieli poczekać, aż nastanie właściwa pora roku na ich produkcję i transport.

Gospodarka zasilana w rytmie zmiennej pogody nie musi koniecznie oznaczać spadku produkcji i konsumpcji. Jeśli fabryki i transport towarowy dostosują swoje zapotrzebowanie na energię do warunków pogodowych, to będą mogły w pełni wykorzystać roczną produkcję mocy turbin wiatrowych i paneli słonecznych.

Obraz: „Wiatrak w Zaandam”, obraz Clouda Moneta, 1871 rok.

Wytwórcy mogliby radzić sobie z okresowymi brakami w dostawie mocy w ten sposób, że w „sezonie” będą produkować nadwyżki towarów i magazynować je w pobliżu rynków zbytu. Dzięki temu, można je będzie sprzedawać podczas miesięcy malejącej produkcji, unikając w ten sposób niedoborów. Byłby to w rzeczywistości sposób „magazynowania energii” w produktach. Zamiast gromadzić energię, żeby wytwarzać towary, można kiedy nadarza się okazja, zamieniać energię w towary i gromadzić je na później.

Takie rozwiązanie może jednak spowodować spadek produkcji i konsumpcji. Nadprodukcja w okresach nadwyżek energetycznych wymaga dużych, rozbudowanych zakładów produkcyjnych i powierzchni magazynowych, które przez resztę roku będą stały nieużywane. Żeby produkcja była opłacalna, producenci musieliby pójść na kompromisy. Od czasu do czasu, te kompromisy powodowałyby niedobory produktów, co mogłoby zachęcić ludzi do szukania rozwiązań innych niż codzienne zakupy, jak np. naprawa, upcykling, ponowne wykorzystanie starych przedmiotów, rękodzieło, zrób-to-sam, czy wymiana i współdzielenie dóbr.

Konsekwencje Dla Pracowników

Dopasowanie popytu na energię do jej podaży spowoduje, że robotnicy też będą musieli dostosować się do pogody. Jeśli fabryka pracowałaby dzięki światłu słonecznemu, to dostępność energii do jej zasilania bardzo dobrze współgra z ludzkim rytmem biologicznym. Minusem jednak w tym przypadku, byłyby przymusowe dni wolne od pracy zimą i podczas niepogody.

Z drugiej strony, jeśli zakład produkcyjny, albo transport towarowy, zasilany byłby wiatrem to ludzie musieliby pracować w nocy, co jest niezdrowe. Pozytywną stroną byłyby jednak wakacje latem i wolne podczas słonecznych dni.

Obraz: “Nocna prace w dokach”, obraz Henri Andolhe Schaep, 1856 rok.

Uciążliwe dla pracowników byłyby również nieprzewidywalne godziny pracy, jeśli produkcję i transport oprzeć by, tylko i wyłącznie, na słońcu i wietrze. Chociaż w dzisiejszych czasach możemy liczyć na znacznie lepsze prognozy pogody, to jednak ciężko o dobrą prognozę na więcej niż kilka dni do przodu.

Dzisiejsze elektrownie źródeł odnawialnych są całkowicie zautomatyzowane. Istnieją już całkowicie zautomatyzowane fabryki. W ostatnim wieku obserwujemy znaczny rozwój automatyzacji procesów produkcyjnych i proliferację robotów. Doprowadziło to do powstania tzw. „ciemnych fabryk”, w których nie palą się światła, ponieważ nie pracuje w nich żaden człowiek.

Dzisiejsze elektrownie źródeł odnawialnych są całkowicie zautomatyzowane. Istnieją już całkowicie zautomatyzowane fabryki.

Jeśli fabryka nie zatrudnia ludzkich pracowników, to nie ważne w jakich godzinach pracuje. Co więcej, wiele zakładów jest czynnych dwadzieścia cztery godziny na dobę, częściowo z powodu zatrudniania milionów pracowników na nocną zmianę. W takim wypadku, ilość osób pracujących nocą zmniejszyłaby się, ponieważ fabryki mogłyby działać tylko w te noce, kiedy wieje wiatr.

Może, najlepsze co możemy zrobić to ograniczyć skalę produkcji przemysłowej i kolejowego transport towarowego, dostosowując je do normalnych, dziennych godzin pracy? W takim wypadku, będziemy po prostu, mieli mniej dóbr materialnych do użytku, za to więcej czasu wolnego. Może to spowodować wzrost zapotrzebowania w innych sektorach gospodarki, takich jak: rzemiosło czy żeglarstwo.

A Co z Internetem?

Wychodzi na to, że jest możliwe żeby produkcja przemysłowa i transport towarowy, tak na lądzie jak i na morzu, był napędzany wyłącznie zmiennymi źródłami energii odnawialnej, bez potrzeby wsparcia w postaci rozbudowanej infrastruktury przesyłowej, magazynów energii, elektrowni zapasowych i przeskalowanych elektrowni odnawialnych. Nie da się tego powiedzieć o proponowanym dzisiaj, zaawansowanym technologicznie podejściu do dopasowania podaży na energię do popytu na nią. Takie podejście, zakładające że energia ma być dostępna cały czas, powoduje konieczność postawienia dodatkowej, rozbudowanej infrastruktury źródeł odnawialnych i magazynów energii. Jak dowiedliśmy w poprzednim artykule, jest to skomplikowane, wolne, drogie i niezrównoważone podejście do energii odnawialnej.

Dopasowywanie naszego zapotrzebowania na energię, do aktualnie dostępnej mocy źródeł odnawialnych, pozwoliłoby na szybszą i bardziej realną transformację energetyczną na źródła odnawialne. Nie byłoby potrzeby ograniczania produkcji, gromadzenia energii i godzenia się na straty na przesyle. Cała energia wygenerowana przez panele słoneczne i turbiny wiatrowe byłaby zużywana na miejscu i nic by się nie marnowało.

Obraz: „Marina”, obraz Carol Popp de Szathmary, 1800 rok.

Trzeba przyznać, że dostosowanie zapotrzebowania na energię do jej podaży może być trudniejsze w innych sektorach. Chociaż Internet mógłby być całkowicie obsługiwany przy użyciu nieciągłych źródeł zasilania - dzięki sieciom asynchronicznym i oprogramowaniu odpornemu na opóźnienia – to wiele nowszych aplikacji internetowych musiałoby zniknąć.

Jeśli chodzi o nasze życie codzienne, to nie możemy liczyć na to, że ludzie zgodzą się na siedzenie po ciemku, albo że odłożą na później ugotowanie obiadu w oczekiwaniu na pojawienie się dostępnej energii odnawialnej. Tak samo trudno sobie wyobrazić, że będziemy jeździć pociągiem na pogotowie, i to tylko w słoneczny dzień. Do zaspokojenia wielu naszych potrzeb, musimy mieć jakieś formy magazynów energii, albo jeszcze inne rozwiązania, aby skutecznie radzić sobie z nieciągłością dostaw energii. To będzie temat następnego postu.

. Edycja Jenna Collett.

Cześć materiału użyta w tym artykule została zebrana podczas odbywania stypendium w Demand Center, w mieście Lancaster w Wielkiej Brytanii.

Lucas, Adam. Wind, Water, Work: Ancient and Medieval Milling Technology. Vol. 8. Brill, 2006. ↩︎ ↩︎ ↩︎
Hills, Richard Leslie. Power from wind: a history of windmill technology. Cambridge University Press, 1996. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
Paine, Lincoln. The sea and civilization: a maritime history of the world. Atlantic Books Ltd, 2014. ↩︎ ↩︎
Reynolds, Terry S. Stronger than a hundred men: a history of the vertical water wheel. Vol. 7. JHU Press, 2002. ↩︎ ↩︎
Jedna z pierwszych zapór wodnych postawiona do produkcji energii, była zapora Cento we Włoszech. Ukończone w 1450 roku, miała 71 metrów długości i 6 metrów wysokości. Do XVIII wieku, największe zapory osiągały długość 260 metrów, 25 m wysokości, odchodziło od nich wiele kanałów zasilających koła wodne. [2] ↩︎
Chociaż wiatraki posiadały szereg mechanizmów pozwalających dostosowywać ich pracę do nagłych zmian prędkości i kierunku wiatru, to energia wiatrowa nie mogła liczyć na pomoc magazynów energii – tak jak zapory służyły energii wodnej. ↩︎
To wyjaśnia dlaczego wiatraki były tak istotne w regionach o suchym klimacie, w płaskich regionach, albo wyjątkowo zimnych, w których nie było wystarczających zasobów energii wodnej. W krajach, w których zasoby energii wodnej były wystarczające, wiatraki pojawiły się dopiero wtedy, kiedy rosnące zapotrzebowania na energię mogło zastopować rozwój gospodarczy. W takich wypadkach energia wiatrowa zyskiwała na wartości, ponieważ najlepsze miejsca do postawienia zapór i kół wodnych zostały już wykorzystane. ↩︎
Młyny pływowe, były podobnie skonstruowane jak koła wodne, jednak można było na nich lepiej polegać, ponieważ morze jest mniej (od rzek) narażone na wyschnięcie, zamarznięcie albo zmianę poziomu wody. ↩︎
Sieferle, Rolf Peter, and Michael P. Osman. The subterranean forest: energy systems and the industrial revolution. Cambridge: White Horse Press, 2001. ↩︎
Freese, Stanley. Windmills and millwrighting. Cambridge University Press, 1957 ↩︎
Wailes, Rex. The English windmill. London, Routledge & K. Paul, 1954 ↩︎ ↩︎
Globalny układ wiatrów składa się z regionalnych układów, takich jak np. morskie i lądowe bryzy. Północny Ocean Indyjski ma wiatry monsunowe, które odwracają swój kierunek co pół roku. Od czerwca do listopada wieją z południowego zachodu, a od grudnia do maja z północnego wschodu. Handel morski na Oceanie Indyjskim rozpoczął się wcześniej niż gdziekolwiek indziej na świecie i był całkowicie zależny od sezonowych zmian w układzie wiatrów. ↩︎
Jenkins, H. L. C. “Ocean passages for the world.” The Royal Navy, Somerset (1973). ↩︎ ↩︎
Młynarze musieli zawsze pozostawać w pogotowiu, żeby utrzymać odpowiedni odstęp między żarnami kiedy wiatr był wzburzony, a w czasach przed regulatorami odśrodkowymi musieli robić to ręcznie. Młynarz musiał bacznie obserwować wiatr, żeby ocenić prawidłowo ile żagla ma rozwinąć na skrzydłach, oraz musiał być gotów, aby w razie potrzeby zatrzymać wiatrak, i albo zwinąć, albo rozwinąć więcej płótna, ponieważ nie znano jeszcze wtedy żagli patentowych. Przed pojawieniem się ogonów w wiatrakach, młynarz musiał śledzić kierunek wiatru, żeby móc nacelować środek wirnika dokładnie na wiatr. [11] ↩︎
Oprócz elektryczności Rewolucja Przemysłowa zaowocowała też m. in skompresowanym powietrzem, wysokociśnieniową hydrauliką, i usprawnionym przekazywaniem mocy mechanicznej, a to może być, w wielu zastosowaniach, dobrą alternatywą dla prądu. ↩︎
Podobnego rozróżnienia dokonano w dawnych czasach. Np. do przędzenie wymagana była stała prędkość obrotowa, żeby motki i zębatki się nie kołysały, co prowadziłoby do powstania przędzy nierównomiernej grubości. [3] Z tego powodu, tkactwo i przędzalnictwo zostało zmechanizowane tylko dzięki energii wodnej (później silnika parowego, przyp. tłum.) ponieważ, dzięki możliwości magazynowania energii możliwe było zagwarantowania materiału o stałej jakości. Energia wiatrowa nie sprawdzała się także w takich dziedzinach jak np. produkcja papieru, transport urobku w kopalniach czy zasilanie miechów hutniczych. ↩︎
Bardzo krótko-terminowe magazynowanie energii jest wymagane dla wielu mechanicznych procesów produkcyjnych opartych na nieciągłych źródłach energii, żeby wyrównać małe i nagłe zmiany w dostawie mocy. Takie systemy (np. koła zamachowe, przyp. tłum) były znane już w czasach przedprzemysłowych. ↩︎
Leighly, J. (ed) (1963) The Physical Geography of the Sea and its Meteorology by Matthew Fontaine Maury, 8th Edition, Cambridge, MA: Belknap Press. Cited by Knowles, R.D. (2006) “Transport shaping space: the differential collapse of time/space”, Journal of Transport Geography, 14(6), pp. 407-425. ↩︎ ↩︎
“Nasi rywale odrzucili napęd na pedały, ponieważ przestraszyli się radykalnej zmiany”, powiedział konstruktor Team New Zealand gazecie The Telegraph, May 24, 2017. ↩︎