Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Energetická bilance Země

Fakta a iluze
 |  5. 4. 1996
 |  Vesmír 75, 185, 1996/4

Faktografie k energetice se hemží obrovskými čísly. Jakž takž si dovedeme představit dejme tomu tisíc desetihaléřů (sloupec vysoký dva metry, o hmotnosti 600 g), ale už s milionem desetihaléřů bychom měli potíže (výška sloupce 2 kilometry a hmotnost 600 kg). Miliardy lidí nebo let, gigatuny materiálů, terrawatty energie apod. lidskou představivost neosloví. Proto je účelné převést absolutní hodnoty v relativní a znázornit je graficky 1) . Data jsou seřazena a graficky znázorněna tak, aby vynikly souvislosti a vývojové tendence.

Člověk a hlad po energii

Člověk vždycky spotřebovával více energie, než je obsaženo v nezbytné potravě. Je to jeden z rozlišovacích znaků našeho živočišného druhu. Dnes člověk spotřebuje v průměru 18krát více energie, než zkonzumuje v potravě. Důsledkem tohoto dlouhodobého trendu je i „mene, tekel“ naší éry (obrázek).Od slavného a proklínaného eseje T. R. Malthuse uplynulo téměř přesně 200 let. Tenkrát nepatrný obláček na vzdáleném obzoru se rozrostl na černý mrak, sahající až k stratosféře.

Průměrná spotřeba energie na člověka a rok se od r. 1950 zvýšila z necelé 1 tuny „měrného paliva“ na poněkud více než 2 tuny a stále rovnoměrně stoupá. Ale násobí se stále rostoucím počtem obyvatel. Proto je příslušná křivka v grafu tak strmá.

NADĚJE: Řídící populační křivka již možná dosáhla inflexního bodu, a pokud je tomu tak, bude ji energetická křivka (s velkým zpožděním) následovat.

VAROVÁNÍ: Jestliže se tyto křivky tvaru J nezmění včas na tvar S, mají pravdu PESIMISTÉ a naděje na dlouhodobé přežití současné civilizace není možná (přežití člověka jako druhu však možné je).

Nespoléhejme na to, že se to „nějak“ samo vyřeší. Příroda si vždy v minulosti poradila se stovkami nepřizpůsobivých živočišných druhů a „homo sapiens“ nebude výjimkou, pokud odmítne být „sapiens“.

Spotřeba energie však ještě dlouho poroste, protože většina lidstva po ní hladoví, jen skrovná menšina si může dovolit ji spotřebovávat bez momentálních starostí (obrázek).

Hodnoty nad světovým průměrem svědčí jednak o lokálním rozvoji technické civilizace, jednak o plýtvání relativně levnou energií. Naopak hladina spotřeby pod tímto průměrem ukazuje na energetický (a nejenom energetický) hlad většiny lidstva. Rovnostářské rozdělení by nic nevyřešilo. Většina lidstva by si sice zřetelně polepšila, ale jen na úroveň, kdy by všichni byli chudí.

V této souvislosti uvažme otázku tzv.„konzervačních“ programů, tj. snahy po snížení spotřeby energie úsporami. Jsou to záměry nepochybně ušlechtilé a měli bychom je podporovat, ale s vědomím, že podstatu energetického problému vyřešit nemohou. Mohou pomoci jen na lokální úrovni.

Dejme tomu, že by USA dokázaly snížit svou spotřebu o 70 %, „vyvinuté“ státy Evropy spolu s Japonskem o 50 % a že by se „zbytek světa“ spokojil s dosažením této snížené úrovně spotřeby. Z  obrázku je zřejmé, že i tak by se světová spotřeba energie zvýšila na 1,5násobek spotřeby současné.

Navíc tu jsou obtížné ekonomické a časové problémy spojené s masivními úsporami energie. Jistě by to nešlo ze dne na den a investiční náklady na podstatné úsporné programy ve velkém by asi nebyly malé.

Základní otázkou stále zůstává, odkud budeme potřebnou energii brát. Reálných možností je totiž méně, než se na povrchní první pohled zdá.

Skutečná energetická bilance současného světa

Světová spotřeba energie v roce 1995 pravděpodobně přesáhla 12.109 t „uhelného ekvivalentu“ (též „měrné palivo“ = 31.5 GJ/t). Průměrný obyvatel Země dnes spotřebuje o málo více než 2 t „měrného paliva“ ročně. Hlavními spotřebiteli primárních energetických zdrojů jsou elektrárny (33 %), doprava (asi 25 %); na všechny ostatní spotřebitele, tj. zejména průmysl, zemědělství a domácnosti, zbývá 42 %. V jednotlivých oblastech a státech jsou samozřejmě poměry od světového průměru odlišné. Jiné jsou v USA, jiné v Evropě a Japonsku, a opět jiné v tzv. „rozvojovém světě“.

Lokální odchylky jsou značné. Země, které tou kterou komoditou oplývají, ji využívají více než ty, které jsou na tom špatně. Příkladem může být Japonsko, které téměř všechny primární zdroje musí dovážet. U nás máme ještě významné zásoby uhlí, ale téměř žádnou vlastní ropu, plyn a ani rozumně využitelnou vodní sílu.

Jiné je zastoupení primárních zdrojů při výrobě elektrické energie. Je to dáno jednak tím, že vodní a jaderná energie se využívají v podstatě jen k výrobě elektřiny, stejně jako většina uhlí, jednak tím, že plyn a ropa mají převážně jiné použití.

I zde jsou ovšem lokální odchylky od světového průměru značné. Např. Francie (56 mil. obyv.) získává přes 75 % své elektřiny z nukleárních elektráren, přibližně 20 % jí dodávají vodní elektrárny (včetně jediné fungující přílivové elektrárny v ústí řeky Rance – dodává ovšem jen 0,2 % francouzské elektřiny) a zbytek se získává z obyčejných tepelných elektráren. Naopak Norsko (4 mil. obyv.) vyrábí veškerou elektřinu ve vodních elektrárnách. Norové jsou i světoví rekordmani ve výrobě elektřiny na obyvatele – asi 15krát více, než je světový průměr. Nepotřebují žádné nukleární centrály, a přestože disponují velkými vlastními zdroji ropy a zemního plynu, nemusejí je vyplýtvat na výrobu elektrické energie.

V naší republice se vyrábí přes 75 % elektřiny v tepelných elektrárnách (téměř výhradně uhelných, většinou na hnědé uhlí), o něco více než 20 % dodává zatím jediná existující nukleární elektrárna (Dukovany) a pouze asi 3 % dodávají vodní elektrárny (více rozumně využitelné vodní energie nemáme). Letos se očekává spotřeba 5 400 kWh elektrické energie na obyvatele ČR; je to asi 2,8krát více, než je světový průměr.

POUČENÍ: V reálné energetice se dají využít skutečně jen koncentrované zdroje, zatímco tak lákavě vypadající obnovitelné a ekologicky „čisté“ zdroje přispívají k celkové bilanci jen zlomkem procenta.

Kdy se vyčerpají neobnovitelné zdroje?

Tato otázka patří k nejtěžším a spolehlivá odpověď na ni se ani nedá očekávat. Závisí totiž na mnoha proměnných, jejichž hodnoty známe jen přibližně, a mění se s časem. Jde např. o momentální úroveň a systemetičnost prospekce v dané komoditě v globálním měřítku, je tu problém „ekonomické těžitelnosti“, otázka vývoje budoucí spotřeby atd. Každá odpověď se tedy musí brát jen jako orientační. Ostatně na chybě odhadu ±10 let příliš nezáleží. Jisté je, že se všechny neobnovitelné suroviny dříve či později vyčerpají jako sklad, do kterého nic nepřibývá, ale neustále se z něj odebírá.

Často se argumentuje tím, že se vždy našla nová ložiska a že známých a těžitelných ložisek spíš přibývalo. Ale to je ošidný argument, jak ukazuje příklad USA a zemního plynu (i ropy). Stojí za zamyšlení, protože USA jsou největší spotřebitel, měly těchto surovin velké množství, jsou pravděpodobně důkladně geologicky zmapovány a mají velmi spolehlivě a dlouhodobě vedenou evidenci (viz obrázek).

Velmi podobná byla i historie rezerv a spotřeby ropy. Ještě během 2. světové války dodávaly USA ze svých ropných polí asi 80 % všech spojeneckých potřeb pohonných hmot, dnes už by to nešlo. USA spotřebovávají asi 0,82 x 109 m3 (5,04 x 10 barelů) ropy ročně (25 % světové spotřeby). Jejich známá ložiska jí však obsahují jen 4,3 x 109 m3 (27 x 109 barelů); bez masivního importu by se při dnešní spotřebě rezerva vyčerpala do 5,5 roku!

To, co se odehrálo na severoamerickém kontinentě, se bude dříve či později opakovat všude. Po nějakou dobu ještě mohou „známé a těžitelné“ rezervy globálně přibývat, ale brzy bude celá planeta důkladně proklepána a žádné nové zásoby se nenajdou. Od té doby budou nezadržitelně a neobnovitelně klesat.

Názorný obrázek si uděláme, jestliže ze známých zásob přidělíme každému obyvateli planety jeho podíl, a jestliže tyto podíly převedeme na společného jmenovatele – např. na energetický ekvivalent příslušného objemu surové ropy. Zjistíme, že je to opravdu málo. A navíc, je to poslední dar matky přírody. Budeme s ním muset hospodařit velmi pečlivě. Protože budoucím potomkům dnes žijících lidí zbude jen to, co zdědí (viz obrázek).

Obzvlášť úzké hrdlo láhve

Diskutované problémy jsou nepochybně vážné, týkají se všech lidí a mohou se vyřešit jen intenzivním úsilím. Je jisté, že hrozící vyčerpání především ropných polí změní rutinu současné technické civilizace. Např. už nyní je třeba uvážit, čím se budou pohánět budoucí dopravní prostředky a pravděpodobně bude třeba zásadně přehodnotit celou organizaci a rozsah dopravy osob i materiálu. To může zcela změnit, popřípadě zlikvidovat největší odvětví současné výroby – např. výrobu automobilů – a s nimi spojená nesčetná pomocná a závislá odvětví. Totéž se týká obrovského chemického průmyslu. Nebezpečí, že vyschnou miliony kilometrů současných ropovodů a plynovodů, není jen perverzní sen apokalyptiků. Důsledky si nikdo ani nedovede představit.

Lidstvo se blíží k obzvlášť úzkému hrdlu láhve, kterým se bude muset prosmyknout; pravděpodobně to bude jen za cenu omezení dosavadní nekontrolovatelné expanze a nalezením způsobů, jak obnovit dávno narušenou rovnováhu s ostatní biosférou. Představa „trvale udržitelného rozvoje“ je vlastně protimluvná a zřejmě nerealistická. Ale „trvale udržitelná rovnováha“ je snad ještě dosažitelná. Je to ostatně naše jediná naděje.

Poznámky

1) Grafy jsou podloženy stovkami absolutních údajů v podkladových tabulkách, které se zde většinou přímo neuvádějí. Většina podkladových dat byla převzata z „World Book Encyclopedia“, World Book, Inc., Chicago 1990. Údaje vztahující se k tomuto článku jsou rozptýleny pod stovkami hesel a jenom jejich výčet by zabral několik stran textu, primární údaje k těmto heslům pocházejí z oficiálních statistických ročenek UNESCO. Údaje k následujícím pěti letům byly částečně extrapolovány a tyto extrapolace průběžně korigovány podle článků z časopisů Nature, Science, Scientific American, poznámek v denním tisku atp.

Všechny formy energie, které člověk využívá, mají původ v některém primárním zdroji. V následující tabulce jsou tyto primární zdroje seřazeny podle kritéria obnovitelnosti a neobnovitelnosti. Mohli bychom je seřadit i podle ekologické přijatelnosti, ale to bychom už překročili rámec studie. Ostatně by se taková

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Ekologie a životní prostředí

O autorovi

Jaromír Plešek

Doc. Ing. Dr. tech. Jaromír Plešek, CSc., (*1927) vysudoval Vysokou školu chemicko-technologickou v Praze. V Ústavu anorganické chemie AV ČR se zabývá chemií deltaedrálních sloučenin boru. Je členem Učené společnosti ČR a držitelem Zlaté Heyrovského medaile i Zlaté Votočkovy medaile.

Doporučujeme

Přemýšlej, než začneš kreslit

Přemýšlej, než začneš kreslit

Ondřej Vrtiška  |  4. 12. 2017
Nástup počítačů, geografických informačních systémů a velkých dat proměnil tvorbu map k nepoznání. Přesto stále platí, že bez znalosti základů...
Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné