Dylematy i mity transformacji energetycznej CZĘŚĆ 1. Dziura, w którą się wkopaliśmy 1. Energia - fundament gospodarki i dobrobytu 1.1. Energetyczne ABC 1.2. Wspaniały świat paliw kopalnych 1.3. Geologiczna bateria 1.4. Z europejskiej i polskiej perspektywy 2. Zmiana klimatu 2.1. Konsensus naukowy? 2.2. "Napełnianie wanny" 2.3. Niezrównoważony bilans energetyczny 2.4. "Atrakcje" zmiany klimatu 2.5. Katastrofa klimatyczna 2.6. Puli up, termin ahead! Puli up! Puli upl 3. Spojrzenie systemowe 3.1. Świat wzrostu 3.2. Statek kosmiczny Ziemia 3.3. Diagnoza CZĘŚĆ 2. Jak wykopać się z dziury, w której siedzimy 4. Globalne trendy transformacji energetycznej 5. Konkrety i liczby, nie mity i ogólniki Scenariusz 1: Pogodozależne źródła energii Scenariusz 2: Krótkoterminowe magazynowanie energii Scenariusz 3: Elektryfikacja całej gospodarki 6. Bezemisyjne źródła energii pod lupą 6.1. Wiatr 6.2. Słońce 6.3. Biomasa 6.4. Woda 6.5. Atom 6.6. Spalanie odpadów 6.7. Geotermia 6.8. Inne źródła energii 6.9. Suma potencjału bezemisyjnych źródeł energii 6.10. Koszty Scenariusz 4: Elektryfikacja całej gospodarki + źródła energii "na maksa" 7. Usługi energetyczne, nie gigadżule 7.1. Budynki 7.2. Planowanie przestrzenne 7.3. Transport osobowy 7.4. Transport towarów i pojazdy ciężkie 7.5. Zaplanowane starzenie się produktów 7.6. Opakowania 7.7. Produkcja żywności 7.8. Produkcja cementu 7.9. Przemysł i wodór w bezemisyjnej gospodarce 7.10. Transport towarów i przemysł - podsumowanie 7.11. Redukcja emisji metanu 7.12. Cała reszta Scenariusz 5: Efektywność energetyczna + źródła energii "na maksa" Scenariusz 6: Efektywność energetyczna + źródła energii 100% OZE. 8. Inne sprytne opcje 8.1. Magazynowanie ciepła 8.2. Spółdzielnia energetyczna/klaster/ 8.3. Ciepło w przemyśle 8.4. Import energii Scenariusze 7: Plan, który się spina (niejeden zresztą) 9. Nasza droga do przyszłości 9.1. Perspektywa Unii Europejskiej 9.2. Perspektywa "Węglandii" 9.3. "Mniej źle" 9.4. Dlaczego My? 9.5. Zmuszający do zmian kryzys 9.6. Drogowskaz 9.7. Jak to zrobić? 9.8. Dlaczego masz coś z tym robić?

1.1.KLIMATYCZNE KONTROWERSJE I METODA NAUKOWA Stanowisko nauki na temat obecnej zmiany klimatu i jej przyczyn. Metoda naukowa, literatura recenzowana i wiarygodność informacji. 1.2.KLIMAT WCZORAJ I DZIŚ Wprowadzenie: zmiany klimatu w przeszłości i obecna zmiana na ich tle - zmiany temperatury, stężeń gazów cieplarnianych. 2.MASZYNA KLIMATYCZNA 2.1.BILANS ENERGETYCZNY Pojęcie bilansu energetycznego i konsekwencji zaburzenia równowagi energetycznej. 2.2.PROMIENIOWANIE Przekaz energii przez promieniowanie. Ciało doskonale czarne, prawa Plan¬cka, Stefana-Boltzmanna i Wiena. Własności absorpcyjno-emisyjne róż¬nych rodzajów powierzchni, ciało doskonale szare. Cechy charakterystyczne promieniowania słonecznego i promieniowania termicznego Ziemi. 2.3.ALBEDO Zdolność odbijania promieniowania przez ciało oraz jej znaczenie dla bilansu energetycznego planety. 2.4.TEMPERATURA EMISYJNA PLANETY Równowaga energetyczna planety i określanie temperatury planety na pod¬stawie obserwacji jej promieniowania. 2.5.EFEKT CIEPLARNIANY - MODEL SZYBY Rozróżnienie temperatury emisyjnej i temperatury powierzchni Ziemi, efekt cieplarniany. Proste oszacowanie efektu cieplarnianego na podsta¬wie tzw. modelu szyby. 2.6.TERMICZNA STRUKTURA ATMOSFERY Struktura atmosfery ziemskiej i sposoby transportu energii w atmosferze. Zmiany temperatury wraz z wysokością. Rola pary wodnej. 2.7.ZMIANY STRUMIENIA PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO Zmiany strumienia docierającego do Ziemi promieniowania słonecznego: ich przyczyny, wielkość i skale czasowe. Pojęcie wymuszenia radiacyjnego. 2.8.GAZY CIEPLARNIANE I ICH CECHY Gazy cieplarniane - przegląd, mechanizm działania, występowanie w atmosferze. 2.9.WPŁYW GAZÓW CIEPLARNIANYCH NA WIDMO PROMIENIOWANIA ZIEMSKIEGO Wpływ gazów cieplarnianych na widmo promieniowania termicznego planety, jej bilans radiacyjny i temperaturę powierzchni. 2.10. ZMIANY KONCENTRACJI GAZÓW CIEPLARNIANYCH A TRANSPORT ENERGII Wpływ zmian koncentracji gazów cieplarnianych w atmosferze na widmo promieniowania długofalowego opuszczającego planetę i jej bilans radia¬cyjny. Ocieplanie troposfery i ochładzanie wyższych warstw atmosfery przy wzroście stężeń gazów cieplarnianych. 2.11. CHMURY Rola chmur w kształtowaniu albedo planety i efekcie cieplarnianym. Wpływ promieniowania kosmicznego na zachmurzenie. 2.12. AEROZOL Znaczenie aerozolu atmosferycznego w bilansie energii. Bezpośredni i pośredni efekt aerozolowy. Aerozole wulkaniczne. 2.13. BILANS ENERGETYCZNY ZIEMI Regionalny bilans energii, transport energii z rejonów międzyzwrotnikowych do polarnych. 2.14. GLOBALNA CYRKULACJA ATMOSFERYCZNA I STREFY KLIMATYCZNE Komórki cyrkulacji atmosferycznej: równikowa (Hadleya), polarna i strefy szerokości umiarkowanych (Ferrela). Prądy strumieniowe na gra¬nicach komórek. Lokalne efekty klimatyczne związane z rozmieszcze¬niem oceanów i lądów oraz rzeźbą terenu. 2.15. OCEANY Rola oceanów w kształtowaniu klimatu. Cyrkulacja termohalinowa: podstawy działania, wpływ na klimat, konsekwencje zmian cyrkulacji dla klimatu. Krótkoterminowe oscylacje oceaniczne El Niño-La Niña, PDO, AMO. 2.16. SZYBKI CYKL WĘGLOWY Rezerwuary i przepływy węgla w środowisku: atmosfera, oceany, biosfera, gleba, wieczna zmarzlina i hydraty metanu. Dwutlenek węgla i metan w szybkim cyklu węglowym. 2.17. SPRZĘŻENIA W SYSTEMIE KLIMATYCZNYM ZIEMI Sprzężenia dodatnie i ujemne w ziemskim systemie klimatycznym: zmiany rozmiaru czap polarnych, zmiany zachmurzenia i działanie pary wodnej. Sprzężenia w szybkim cyklu węglowym w oceanach i na lądach. 2.18. WOLNY CYKL WĘGLOWY I TERMOSTAT WĘGLOWY Wolny cykl węglowy: wulkany, wietrzenie skał, formowanie osadów węglanów. Działanie termostatu węglowego i jego rola w stabilizowaniu klimatu Ziemi. 2.19. IMPULS WĘGLOWY Los szybko wyemitowanej do atmosfery dużej porcji dwutlenku węgla. Wpływ na klimat, rozprzestrzenianie się po innych rezerwuarach węgla, procesy stopniowo usuwające nadwyżkę dwutlenek węgla z szybkiego cyklu węglowego. 2.20.CZUŁOŚĆ KLIMATU Pojęcie czułości klimatu w różnych skalach czasowych. Rola sprzężeń zwrotnych. Metody określania czułości klimatu: modele komputerowe, badania paleoklimatyczne, pomiary instrumentalne. 2.21.CZUŁE PUNKTY SYSTEMU KLIMATYCZNEGO Lodowce, lądolody, rafy koralowe, cyklony - podstawy funkcjonowania i wpływ zmiany klimatu. 3. ZMIANY KLIMATU W HISTORII ZIEMI 3.1.EPOKI LODOWE Cykle epok lodowych i ich mechanizm. Rola wymuszeń orbitalnych i sprzężeń w ziemskim systemie klimatycznym. Holocen. Zmiany poziomu morza podczas maksimum epok lodowych i interglacjałów. 3.2.DALEJ WSTECZ W CZASIE Zmiany klimatu w kenozoiku. Rola termostatu węglowego i innych czyn¬ników. 3.3.PALEO-EOCEŃSKIE MAKSIMUM TERMICZNE (PETM) Epizod hipertermiczny sprzed 56 milionów lat. Przebieg, przyczyny, następstwa i niepewności. 3.4.WIELKIE WYMIERANIA Okresy wielkich wymierań w historii Ziemi - obserwacje, przyczyny, przebieg, konsekwencje. Rola wulkanów i ich emisji. 3.5.ZIEMIA-ŚNIEŻKA Wejście Ziemi w stan (prawie?) całkowitego pokrycia lodem. Procesy prowadzące do wejścia i wyjścia z tego stanu. 4. OBECNA ZMIANA KLIMATU 4.1. ŚWIAT PALIW KOPALNYCH Emisje dwutlenku węgla w epoce przemysłowej: spalanie paliw kopal¬nych, wylesianie, produkcja cementu. Światowe źródła energii, rola ropy, węgla i gazu. Emisje dwutlenku węgla a zużycie energii i PKB. Globalne i regionalnie zmiany emisji. 4.2.ZABURZONY CYKL WĘGLOWY Znaczenie antropogenicznych emisji dwutlenku węgla dla cyklu węglo¬wego. Zmiany w cyklu węglowym: atmosfera, oceany, ekosystemy lądowe. 4.3.INNE GAZY CIEPLARNIANE Obserwowane zmiany koncentracji metanu, tlenków azotu i gazów prze-mysłowych. Równoważnik emisji dwutlenku węgla. Zestawienie wpływu antropogenicznych źródeł emisji i gazów cieplarnianych na zmianę klimatu. 4.4.ZMIANA BILANSU RADIACYJNEGO ZIEMI Wpływ antropogenicznych emisji gazów cieplarnianych, aerozoli (efekt bezpośredni i pośredni), zmian użytkowania terenu i innych czynników na bilans radiacyjny planety w zestawieniu z czynnikami naturalnymi. Obserwacje zmian widma i strumienia promieniowania długofalowego. 4.5.BILANS ENERGETYCZNY ZIEMI: GDZIE PRZYBYWA ENERGII? Zmiany energii skumulowanej w ziemskim systemie klimatycznym: atmosfera, oceany, lądy, lodowce, pomiary in-situ i satelitarne. Bilans i nierównowaga radiacyjna. 4.6.FLUKTUACJE WZROSTU TEMPERATURY Wpływ czynników szybkozmiennych na zmiany średniej temperatury globalnej: aktywność słoneczna, oscylacje oceaniczne, wulkany. Zesta¬wienie czynników naturalnych i antropogenicznych. 4.7.OBSERWACJE I NIEKTÓRE KONSEKWENCJE ZMIANY KLIMATU „Globalne ocieplenie" a „Zmiana klimatu". Wzrost temperatury i prze¬suwanie się stref klimatycznych, zmiany w Arktyce, lód morski wokół Antarktydy, topnienie lodowców i lądolodów, wzrost poziomu morza, zakwaszanie się oceanów, zmiany w występowaniu huraganów, spadek temperatury górnych warstw atmosfery, koszty gospodarcze. 4.8.KLIMATYCZNE KONTROWERSJE W jakim stopniu antropogeniczne emisje gazów cieplarnianych, a w szczególności dwutlenku węgla ze spalania paliw kopalnych, są przy¬czyną obecnej zmiany klimatu. Przegląd dowodów i weryfikacja wcześ¬niejszych prognoz klimatologów. 5. PROGNOZA NA PRZYSZŁOŚĆ 5.1. ODPOWIEDŹ KLIMATU NA EMISJE GAZÓW CIEPLARNIANYCH Oszacowanie ocieplenia wynikającego z wprowadzenia do szybkiego cyklu węglowego określonej ilości dwutlenku węgla. Kluczowe znaczenie emisji skumulowanej. 5.2.POTENCJALNA PULA EMISJI Ilość możliwych do wydobycia i spalenia paliw kopalnych: rezerwy i zasoby. 5.3.SCENARIUSZE EMISJI I ZMIANY KLIMATU Scenariusze emisji i zmiany klimatu - dwutlenek węgla i inne gazy cie¬plarniane. Budżet węglowy i jego rozmiar dla różnych scenariuszy. 5.4.ZMIANY W CYKLU WĘGLOWYM Sprzężenia cyklu węglowego w obliczu ocieplenia klimatu: tajanie wielo¬letniej zmarzliny, efekt nawożenia roślin dwutlenkiem węgla, lasy tropi¬kalne, hydraty metanu. 5.5.SKUTKI OCIEPLANIA SIĘ KLIMATU Prognozowane skutki ocieplania klimatu: przesuwanie się stref klima¬tycznych, zmiany temperatury i opadów, wzrost poziomu morza, wpływ na bezpieczeństwo żywnościowe, wymieranie gatunków i inne. Punkty krytyczne systemu klimatycznego. Konsekwencje dla Polski. Perspek¬tywy na nową epokę lodową. 5.6.CZARNY SCENARIUSZ Czego możemy się spodziewać, kontynuując rozwój oparty na paliwach kopalnych: wpływ wysokich stężeń dwutlenku węgla na inteligencję, groźne dla życia temperatury, migracje i inne. Scenariusz wysokich emi¬sji w kontekście dawnych zmian klimatu i wielkich wymierań. Scenariusz Wenus? 5.7.GEOINŻYNIERIA Inżynieria klimatu w skali planetarnej. Technologie usuwania węgla z szybkiego cyklu węglowego: wychwyt i magazynowanie dwutlenku węgla, zalesianie, bioenergia z wychwytem dwutlenku węgla, biowęgiel, przyspieszenie oceanicznej pompy biologicznej, sztuczne drzewa, sztuczny termostat węglowy. Technologie zmniejszania strumienia ener¬gii słonecznej: przesłony w kosmosie, rozpylanie aerozoli w stratosferze, wybielanie chmur, zwiększenie albedo powierzchni Ziemi. 5.8.PRÓG 2°C Pochodzenie progu „niebezpiecznej zmiany klimatu". Przełożenie progu 2°C na dostępny budżet węglowy. Ujemne emisje. Niezbędne zmiany w emisjach z energetyki i przemysłu oraz rolnictwa. Kwestia podziału budżetu węglowego. 5.9.Z POLSKIEJ PERSPEKTYWY Polskie trendy emisji gazów cieplarnianych. Dotychczasowe redukcje. Kwestia polskich złóż węgla. 5.10. DROGA DO PRZYSZŁOŚCI Efektywność energetyczna i czyste źródła energii. Stosowanie zasady „zanieczyszczający płaci". 6.1.HISTORIA BADAŃ KLIMATU Badania klimatu od XVIII wieku do współczesności - ciągłość badań naukowych. 6.2.BADANIE KLIMATU - TERAŹNIEJSZOŚĆ I NIEDAWNA PRZESZŁOŚĆ Metody badania klimatu: pomiary temperatury na lądach i homogeniza¬cja danych, pomiary temperatury na oceanach i w ich głębinach, pomiary satelitarne, inne współczesne narzędzia i metody pomiarowe. 6.3.BADANIE KLIMATU - PALEOKLIMAT Metody badania dawnego klimatu: zapisy historyczne, zasięg lodowców, słoje drzew, izotopy, rdzenie lodowe, niebieski lód, resztki nieorganiczne w osadach oceanicznych, odwierty głębinowe, nacieki jaskiniowe, apa¬raty szparkowe, pyłki oraz pozostałości roślinne i zwierzęce na lądach, resztki organiczne w osadach oceanicznych, koralowce, paleozole i inne. 6.4.ŹRÓDŁA KONTROWERSJI W KWESTII ZMIANY KLIMATU Zmiana klimatu jako wyzwanie społeczne, psychologiczne i gospodarcze. Przemysł sfabrykowanych wątpliwości. Tragedia wspólnego pastwiska. Psychologia zmiany klimatu. Dyskontowanie przyszłości. 6.5.MITY KLIMATYCZNE - INSTRUKCJA OBSŁUGI Mechanizmy powstawania mitów klimatycznych. Przykłady mitów i spo¬soby ich wyjaśniania. 6.6.POCHŁANIANIE I EMISJA PROMIENIOWANIA PRZEZ GAZY Podstawy fizyczne pochłaniania i emisji promieniowania przez gazy. 6.7.MODELE NUMERYCZNE Podstawowe informacje o modelach klimatu: elementy składowe, zasady działania, ewolucja. Modelowanie pogody a modelowanie klimatu. Ogra¬niczenia modeli i ich wiarygodność z punktu widzenia symulowania dawnego klimatu i jego przyszłych zmian. 6.8.ŹRÓDŁA DANYCH KLIMATYCZNYCH