COP26 Dyfodol tân: hylosgi mewn dyfodol cynaliadwy

9 Tachwedd, 2021

https://uswfoxtail.blob.core.windows.net/foxtail-prod-uploads/original_images/burning_fossil_fuels.jpg

gan William Gold, Cyfansoddwr a Storïwr yng Nghanolfan Adrodd Storïau George Ewart Evans Prifysgol De Cymru, a chyn-Gydymaith Ymchwil i'r Prosiect Lleihau Allyriadau Carbon Diwydiannol (RICE), dan arweiniad Prifysgol Abertawe mewn partneriaeth â PDC

Ers dros filiwn o flynyddoedd, mae tân wedi bod yn amlwg yn ein hanes, ein mythau a'n chwedlau. Rydym yn defnyddio ieithwedd hylosgi bob dydd i ddisgrifio’r tân yn ein bol a’n dyheadau llosg.  Mae wedi galluogi ein hesblygiad biolegol a thechnolegol, wrth i bren, ac yna glo, olew a nwy naturiol gael eu defnyddio i goginio bwyd, goleuo'r nos a thanio'r chwyldro diwydiannol. Mae'n pweru ein trafnidiaeth, ein gridiau trydan, ein diwydiannau a’n systemau gwresogi.

Rydyn ni wedi gwybod ers tro byd am allu dinistriol tân, ond wrth i ei ddefnyddio mwyfwy, mae ein hymwybyddiaeth o fygythiad llai amlwg wedi cynyddu. Mae hylosgi'n gyfrifol am 80% o allyriadau Nwyon Tŷ Gwydr  (NTG), ac er gwaethaf y twf cyflym mewn ynni adnewyddadwy, mae hylosgi’n dal i ddominyddu’r gwaith o ateb ein galw di-ben-draw am ynni. Yn 2017, tanwydd ffosil a ddarparodd 94% o'r 10000 Mtoe (Miliwn tunnell cyfwerth ag olew, ffordd o fesur ynni) o ynni a ddefnyddiwyd gan y byd. Mae hylosgi, yn benodol llosgi tanwydd ffosil, wedi galluogi cynifer o bethau i ni fel bodau dynol.  Mae llosgi tanwydd yn dylanwadu mewn rhyw ffordd ar bopeth rydyn ni'n cyffwrdd ag e, popeth a ddefnyddiwn ac a wnawn.  Ond mae hefyd yn gwenwyno ein haer ac mae'n un o brif achosion  cynhesu byd-eang. Wrth gydbwyso ein ffordd o fyw yn erbyn yr angen dybryd am ddyfodol cynaliadwy, beth yw rôl hylosgi? Allwn ni ei wneud e mewn ffordd gynaliadwy? Oes angen i ni roi'r gorau iddo? Ydy diffodd y tân yn opsiwn ymarferol? Mae yna opsiynau, ond does yr un ohonyn nhw’n berffaith.  

Tanwyddau amgen
Pan gân nhw eu llosgi, mae tanwyddau ffosil yn rhyddhau carbon a chynhyrchion eraill i'r atmosffer. Mae'r rhain yn cyfrannu at newid byd-eang yn yr hinsawdd a llygredd aer lleol. Pe gellid dod o hyd i ddewis arall sydd yr un mor gyfleus â thanwydd ffosil ond heb yr allyriadau niweidiol, gallem drosglwyddo i dechnolegau hylosgi cynaliadwy. Mae esblygiad ein tanwyddau wedi bod yn ymgais i gynyddu dwysedd ynni, ei wneud yn haws ei storio a’i losgi, yn ddiogelach. Roedd pren yn gwneud y tro am lawer o'n hanes, ond datblygodd glo, yna olew ac yna nwy naturiol yn fwy poblogaidd wrth i'n gallu i adfer, mireinio, cludo a llosgi'r tanwyddau hyn esblygu. Er mor ddefnyddiol ydyn nhw, nid yw tanwyddau ffosil yn gynaliadwy mwyach. Yn ogystal â'u cyfraniad enfawr at y newid yn yr hinsawdd, maen nhw’n feidrol, does dim storfa ddihysbydd ohonyn nhw; mae amcangyfrifon yn awgrymu ar hyn o bryd bod cronfeydd gwerth 50 mlynedd o olew a nwy ar ôl, a 100 mlynedd o lo. Mae data a modelu newid hinsawdd yn dangos bod y dyddiadau hynny’n rhy hwyr o lawer os ydyn ni am gadw cymaint â phosibl o'n ffordd o fyw. Byddai angen i unrhyw beth allai ddisodli tanwyddau ffosil fod yn debyg o ran pris a byddai angen iddo gynhyrchu yr un faint o ynni a bod yr un mor hawdd ei storio, ei gludo a’i ddefnyddio - a hynny heb orfod disodli'r seilwaith helaeth presennol yn llwyr, yn ddelfrydol.  Wrth ddygn chwilio am ddewis amgen i danwydd ffosil,  mae ambell opsiwn ar flaen y gad ar hyn o bryd: biomas, biodanwydd a hydrogen. 

Biomas a biodanwyddau
Gall biomas, yng nghyd-destun hylosgi ar gyfer pŵer, fod yn bren (wedi'i beledi'n aml), sbwriel neu debyg. Gellir cynhyrchu biodanwyddau o eplesu neu dreulio biomas yn anaerobig, dau o'r rhai a gynhyrchir amlaf yw methan ac ethanol. Ar hyn o bryd, mae bioethanol, a gynhyrchir yn bennaf o ŷd yn yr achos hwn, yn ffurfio hyd at 10% o'r tanwydd sy’n cael ei werthu yng ngorsafoedd petrol yr Unol Daleithiau. Er bod llawer o bethau cadarnhaol iawn am danwyddau, mae yna anfanteision.

  •       Mae llosgi biodanwyddau, a biomas, yn rhyddhau nwyon tŷ gwydr.     
  •       Mae tyfu'r cnwd porthiant i fod i gipio swm cyfatebol o garbon i'r hyn sy’n cael ei ryddhau wrth ei losgi, gan wneud y tanwydd yn garbon niwtral. Nid yw hyn bob amser yn wir, fodd bynnag, ac mae rhai’n cyhuddo’r diwydiant o gyfrif dwbl, lle mae ffigurau'n methu ag ystyried y carbon y byddai'r safle wedi'i gipio beth bynnag pe na bai’n cael ei ddefnyddio i dyfu biodanwydd, a methiant i gyfrif am yr holl allyriadau a gynhyrchir wrth fireinio, cludo a llosgi.
  •      Ar hyn o bryd, mae biodanwyddau'n cael eu sybsideiddio mewn llawer man, ac felly fe allent ddisodli gweithfeydd cynhyrchu bwyd, sy’n llai proffidiol, ac felly arwain at brinder bwyd a chynnydd mewn prisiau.
  •       Mae'n annog arferion amaethyddol fel gorddefnyddio gwrteithiau cemegol a monognydau (arfer proffidiol ond sy'n niweidiol yn ecolegol).

Gall hylosgi biodanwyddau fod yr un mor effeithlon ac effeithiol â'r tanwyddau a gynhyrchir o olew; gallwn eu defnyddio i wneud tanwydd jet, disel neu ystod o gyfansoddion eraill. Mae'n gynaliadwy yn yr ystyr y gallwn greu stociau newydd yn  gyflym. Mae biomas yn dueddol o fod ychydig yn fwy amrywiol o ran ei gyfansoddiad nag yw biodanwydd. Mae’n fwy llaith a gall achosi problemau mewn systemau hylosgi megis ffurfio dyddodion amrywiol. Mae cyfansoddiad amrywiol mewn tanwydd hefyd yn ei gwneud hi’n anos dylunio ffwrneisi effeithlon neu ragfesur allyriadau.  

Hydrogen
Mae hydrogen yn wahanol iawn. Dyma foleciwl mwyaf cyffredin y bydysawd, ond fel arfer mae ynghlwm wrth foleciwlau eraill, fel ocsigen i ffurfio dŵr er enghraifft. Mae hyn yn golygu bod angen i ni dorri'r bondiau hynny er mwyn gallu ei ddefnyddio. Gallwn wneud hynny gyda thrydan, ond mae angen llawer o bŵer ar gyfer hyn, ac os nad yw'r trydan hwnnw'n dod o ffynonellau adnewyddadwy efallai na fyddwn yn gwella ein sefyllfa. Ar hyn o bryd, cynhyrchir y swm enfawr o hydrogen drwy ail-lunio nwy naturiol gydag ager. Mae'r broses hon yn cynhyrchu 9-12 tunnell o CO2 ar gyfer pob tunnell o hydrogen, a dyw hyn ddim yn newyddion gwych i'r amgylchedd! Mae hydrogen yn foleciwl eithriadol o fach; mae'n ysgafnach nag aer ac yn dueddol iawn o hylosgi. Mae'n gwneud hyn ar wres uchel iawn a gyda fflam anweledig.  Mae'n ddwys o ran ynni ond yn ôl màs yn hytrach na chyfaint, ac mae hyn yn golygu bod angen ei gywasgu (dan bwysau) i fod yn ddefnyddiol.

Mae'r nodweddion hyn yn creu heriau o ran ei gludo a'i ddefnyddio'n ddiogel, ond gellir rheoli'r rhain ac mae hydrogen eisoes yn cael ei bibellu mewn treialon drwy gridiau nwy yn y DU, ac mae’r gwaith o greu boeleri hydrogen eisoes yn eithaf datblygedig.  Pan gaiff ei hylosgi, mae hydrogen yn cynhyrchu dŵr, dŵr pur, wrth iddo gyfuno ag ocsigen yn yr aer. Gallwn hefyd ei redeg drwy gell danwydd (a ddyfeisiwyd gyntaf yn Abertawe yn 1832 gan y Barnwr a'r gwyddonydd naturiol William Grove) i gynhyrchu trydan a allai olygu y gellid troi’r rhwydwaith storio nwy yn fatri enfawr. Er bod ei beryglon yn real iawn, mae'n werth cofio ein bod eisoes yn pibellu nwy hylosg iawn i filiynau o gartrefi heb fawr ddim damweiniau a bod Nwy Trefi (“Town gas”), a ddefnyddiwyd yn eang ledled y DU ac a losgwyd gyntaf mewn cartrefi ym 1792 (dyfeisiwr o'r Alban y tro hwn, William Murdoch), yn 50% hydrogen.

Mae tanwyddau amgen eraill fel haearn powdr sy'n llosgi'n lân ac sydd eisoes wedi eu rhoi ar waith (defnyddir alwminiwm powdr mewn atgyfnerthwyr rocedi gofod) ond nid yw'r rhain wedi cyrraedd y farchnad i’r un graddau eto.

Mae'n hawdd anghofio mor beryglus y gallai'r nwy a'r trydan a hyd yn oed y dŵr dan bwysau sy’n cael eu cyflenwi i’n cartrefi fod, ond mae peirianneg wedi sicrhau bod hyn yn digwydd yn ddiogel ac mae’n gyffredin iawn. Yr her wirioneddol ar gyfer tanwyddau amgen yw cynyddu cynhyrchiant a'r seilwaith i sicrhau bod eu defnyddio yn gysyniad hyfyw. Efallai fod tanwyddau amgen yn cynnig y dechnoleg bontio orau gan y gellir disodli tanwyddau ffosil fwyfwy gan danwydd cynaliadwy tan i dechnolegau amgen ddatblygu ymhellach.  Felly beth yw'r opsiynau?

Cipio, Defnyddio a Storio Carbon (CDSC)
Mae hyn yn golygu cipio'r allyriadau nwyon tŷ gwydr a ddaw o hylosgi a’u hatal rhag cyrraedd ein hatmosffer. Ar ôl eu cipio, gellir naill ai eu storio, fel arfer mewn hen safleoedd tanwydd ffosil, neu eu defnyddio. Gellir gwahanu'r nwyon hyn drwy ddefnyddio technolegau fel Amsugno Drwy Bendilio Pwysedd, eu puro a'u gwerthu fel porthiant cemegol o bosibl i fynd drwy’r broses gyfan eto mewn enghraifft dda o'r economi gylchol. Gellir defnyddio nwyon gwastraff, ynghyd â nitradau y gellir eu cynaeafu o garthffosiaeth, i fwydo algâu mewn bioadweithyddion. Gall yr algâu hyn gynhyrchu cemegion fel asid asetig (finegr) neu hyd yn oed gael eu cynaeafu a'u sychu gan greu protein, yn y pen draw, y gallwn ni neu ein da byw ei fwyta. Mae risgiau ynghlwm wrth storio, ond mae arolygon yn awgrymu y dylai fod yn sefydlog am tua miliwn o flynyddoedd os caiff ei storio'n gywir, ond gallai unrhyw ollyngiad ar safle storio mawr gael canlyniadau trychinebus. Efallai y gallai technoleg CDSC ein helpu i bontio i danwyddau adnewyddadwy, gan gipio a dileu'r carbon a ddaw o hylosgi biodanwyddau (a allai eu gwneud yn gyfrannwr negyddol net i allyriadau nwyon tŷ gwydr) neu i wneud y gwaith o ail-lunio hydrogen gydag ager yn llai llygredig. Os gellir annog y farchnad ar gyfer cynnyrch CDSC yna gallai gosod y dechnoleg gynrychioli ffrwd refeniw yn hytrach na chost yn unig, a byddai hyn yn ei gwneud yn llawer mwy deniadol.

Disodli Hylosgi
Gallem o bosibl ddisodli hylosgi'n gyfan gwbl.  Ar ôl miliwn o flynyddoedd, rhoi’r gorau iddi.  Ar gyfer trafnidiaeth, gellid rhedeg ceir ar fatris, cerbydau nwyddau trwm a threnau ar gelloedd tanwydd hydrogen a llongau ar amonia. Mae awyrennau wedi eu pweru gan fatris yn cael eu treialu ond mae hyn yn bell o fod yn ymarferol hyd yn hyn.  Gellid cynhyrchu trydan o ffynonellau adnewyddadwy a gallai llawer o'n prosesau diwydiannol ddisodli hylosgi gyda thechnoleg fel electrolysis a ffwrneisi arc trydan. Er mwyn gwneud hyn i gyd yn bosibl, byddai'n rhaid i ni gynyddu ein cynhyrchiant ynni adnewyddadwy gan o leiaf 62% i ateb y galw. Mae ein defnydd cynyddol o ynni yn gwneud hwn yn darged sy’n cyson newid.  Mae cost cyfalaf sylweddol iawn hefyd. Yr opsiwn hirdymor gorau yw cael trydan gwyrdd, rhad a digonol i weithio.

Peidio â phoeni amdano
Wrth gwrs, yr opsiwn rhataf (yn y tymor byr) a'r opsiwn hawsaf yw gwneud dim byd. Gellid mireinio technoleg hylosgi tanwyddau ffosil. Mae’r broses eisoes wedi ei gwneud yn fwy effeithlon, ond gellid ei mireinio ymhellach. Ynghyd â thechnegau a thechnolegau echdynnu newydd fel ffracio, gallem wneud i’r cronfeydd wrth gefn bara’n hirach na’r 50 mlynedd sydd wedi ei ddarogan.  Diolch byth, mae llawer o gwmnïau a llywodraethau wedi gwrando ar gyngor gan y Panel Rhynglywodraethol ar y Newid yn yr Hinsawdd, yr Asiantaeth Ynni Ryngwladol, Pwyllgor Newid Hinsawdd y DU ac eraill i ddiystyru’r opsiwn o wneud dim byd, gan ffafrio pragmatiaeth yn hytrach na thrychineb.

O'r Panel Rhynglywodraethol ar y Newid yn yr Hinsawdd i BP, mae diwydiannau, gwyddonwyr a llywodraethau wedi ein rhybuddio bod angen i ni newid y ffordd rydym yn tanio ein gwareiddiad. Mae newid yn digwydd ond mae'n araf.  Yn rhy araf, fel y mae gwerthusiad damniol diweddar Pwyllgor Newid Hinsawdd y DU ar gynlluniau cyllideb garbon y Llywodraeth yn ei ddangos. Ond mae newid yn anodd ac mae'n anodd disodli’r momentwm a adeiladwyd dros gynifer o flynyddoedd o fuddsoddi mewn gweithfeydd, seilwaith ac ymchwil hylosgi ym mhedwar ban byd. Mae hylosgi'n astudiaeth achos ddiddorol gan ei bod yn gydymaith cyson yn ein bywydau, yn broses alluogi sy'n rhan enfawr o’n cof torfol.

O ran dyfodol hylosgi, does yr un o'r opsiynau a restrir uchod yn ddelfrydol. Ond efallai na ddylem fod yn chwilio am y ddelfryd, ond yn hytrach wneud cynnydd lle bynnag y gallwn, gan ddathlu'r cynnydd hwnnw ond bod yn ymwybodol iawn o'r milltiroedd sydd ar ôl i'w dringo. Gallaf weld y darn trawiadol hwnnw o beirianneg, y peiriant hylosgi mewnol, gyda ni am gyfnod eto. Efallai y caiff prosesau cylchredeg nwyon gwacáu a chwistrellu hydrogen eu defnyddio ar y cyd ag e.  Gyda cheir bach, bydd cerbydau batri trydan yn graddol ddisodli hylosgi mewnol a chelloedd tanwydd hydrogen yn ei ddisodli  mewn cerbydau a threnau nwyddau trwm (lle nad yw trydaneiddio'n opsiwn hyfyw). Ar gyfer llongau, mae amonia fel tanwydd eisoes yn datblygu’n gyflym iawn.  Ar gyfer prosesau diwydiannol a chynhyrchu pŵer, yn y tymor byr i ganolig bydd CDSC yn lleihau effaith hylosgi tanwydd ffosil ac yn darparu'r porthiant ar gyfer cadwyn gyflenwi’r diwydiant cemegion. Bydd ffwrneisi arc trydan a hydrogen ynghyd ag electrolysis yn disodli llawer o'r hylosgi tanwydd ffosil a bydd mwy o ynni adnewyddadwy yn cadw ein goleuadau ynghyn.  Efallai y byddwn hyd yn oed yn byw i weld ymasiad niwclear yn aeddfedu, gallai hynny fod yn ateb gwych pe bai’n bosibl ei gael i weithio’n iawn.  Hoffwn i weld targedau llymach, ynghyd â chymorth i greu marchnad ar gyfer cynhyrchion CDSC. Os gall y mesurau y mae'n rhaid i gynhyrchwyr eu rhoi ar waith i ostwng eu hallyriadau hefyd ddarparu refeniw, yna daw’r cyfnod ad-dalu buddsoddiad yn fwy apelgar o lawer.

Mae yna rwystr arall, sef bod yr hyn sydd rhaid ei wneud yn newid drwy’r amser.  Wrth i boblogaeth y byd gynyddu a mwy o'r byd yn ceisio codi eu safon byw, a chynyddu eu hangen am ynni yn sgil hynny, mae'r angen am ynni ledled y byd yn siŵr o dyfu, nid lleihau.  Byddai rheoli ynni'n well yn gwneud llawer i helpu i leihau'r galw heb effeithio’n rhy andwyol ar fywydau pobl. Mae rheoli ynni yn bwnc ynddo’i hun, ond drwy fanteisio ar bob cyfle i arbed ynni a rheoli'r galw'n ddeallus, gallwn leihau ein hanghenion a helpu technolegau fel cynhyrchu adnewyddadwy i ddod yn fwy hyfyw. Fy ngobaith i yw y byddwn mewn cyfnod pontio, ac y gallai'r awgrymiadau sydd wedi eu nodi yma ganiatáu i'r systemau  rydyn ni wedi eu hetifeddu fod yn lanach ac yn fwy diogel, tra bo  prosesau newydd yn cael eu rhoi ar waith, a’n bod yn defnyddio ynni mewn ffordd fwy deallus, er mwyn creu dyfodol mwy cynaliadwy.