Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Výzvy pro 21. století energetických potřeb

 |  12. 5. 2005
 |  Vesmír 84, 270, 2005/5

Energetika se v posledních letech stala tématem takřka celonárodní diskuse, zejména v době, kdy se uváděla do provozu jaderná elektrárna Temelín. Často šlo ale o diskusi laickou, kde hovořily spíše emoce a jen málo znalosti problematiky. Mezi pražskou novinářskou obcí se dokonce rozmohl názor, že „každý slušný novinář“ je proti jaderné energetice, a tedy proti Temelínu. Tento fenomén v sobě ale skrývá něco obecnějšího než pouhou dobovou pózu: jednak obavu o kvalitu životního prostředí, pro kterou mám osobní pochopení a rovněž ji sdílím, jednak strach mnoha lidí z toho, že se technická civilizace člověku již příliš vzdálila. Vznikla zde i jakási (naštěstí nikoli všudypřítomná) psychologická bariéra mezi inteligencí s menšími znalostmi přírodních věd a inteligencí (nejen technickou), která při své práci přírodní vědy využívá. Na téma energetiky bylo napsáno mnoho velice odborných statí, takže by se mohlo zdát, že je společensky prodiskutováno. Avšak není tomu tak, diskuse se stále vracejí k laickým představám. Selhává zřejmě popularizační a osvětová role technické inteligence.

Není sporu o tom, že energetická díla významným způsobem ovlivňují životní prostředí. Svět ale přesto směřuje k využívání stále většího množství energie – zvláště elektrické. Podle Zprávy Světové energetické rady (WEC) z roku 1995 vzroste globální spotřeba elektřiny do roku 2020 o 75 % a takřka se ztrojnásobí do roku 2050. Rozvojové země, jako jsou Bangladéš a Tanzanie, využívají v současné době méně než 100 kWh na hlavu a rok, zatímco ve Švédsku okolo 15 000 kWh. Spotřeba elektrické energie na hlavu v Korejské republice vzrostla v návaznosti na růst prosperity ze 70 kWh v roce 1960 na 5000 kWh v roce 1999.

Pro podstatnou část světové populace je obrovským problémem nedostatek elektrické energie. Ten se podílí i na narůstajícím útěku lidí z té chudší a o to neklidnější části světa do částí bohatších. Rozdíly v názorech odborných pracovišť na předvídaný růst spotřeby elektrické energie nejsou velké, avšak otevřenou otázkou je, odkud elektřinu brát. V současnosti se ve světě podílejí fosilní paliva – uhlí, nafta a plyn – na celkové výrobě elektřiny asi 63 %; energie z vodních zdrojů reprezentuje kolem 16,5 %, jaderná okolo 17 %. Geotermální energie se podílí asi 0,3 %, zatímco energie sluneční, větrná a z biomasy dohromady zhruba 1 % (WEC). Stále se zvětšující obsah metanu, oxidů dusíku, oxidu siřičitého i oxidu sírového, ale především oxidu uhličitého v atmosféře Země ji činí méně prostupnou pro tepelnou energii vyzařovanou povrchem zeměkoule do vesmírného prostoru a bude zřejmě příčinou stoupající teploty zemského povrchu s katastrofálními následky nejen pro lidi, ale pro současný stav přírody vůbec. To je ten tak často skloňovaný „skleníkový efekt“. Zvyšující se trend růstu obsahu CO2, urychlovaný nárůstem počtu obyvatel a násobený očekávaným vzrůstem životní úrovně zatím chudé většiny lidstva, hrozí, že dnešní pouhá prognóza následků růstu skleníkového efektu se může brzy stát krutou realitou. Přitom neexistuje žádná technologie schopná ve velkém měřítku odstranit a neutralizovat emise CO2. Hovoří se o nezbytnosti redukovat emise CO2, avšak konvence „O životním prostředí a rozvoji“, která byla přijata v Rio de Janeiru r. 1992, ani Kjótská deklarace problém nevyřeší, protože existují partikulární státní hospodářské zájmy. Závazek prezidenta Clintona (na konferenci o životním prostředí v New Yorku r. 1997) snížit v USA produkci CO2 Spojené státy nesplnily, a tak se zbytku světa nedostalo lekce z odpovědnosti. Nelze přece žádat od chudších zemí, aby se vzdaly hospodářského pokroku a své zaostávání za západním světem konzervovaly. Je tedy zřejmé, že redukce CO2 bez cílevědomého a koordinovaného mezinárodního úsilí dosaženo nebude: emise CO2 dosud narůstají téměř všude.

Jeden z navrhovaných inženýrských léčebných prostředků je přinutit fosilní energetiku k větší účinnosti při výrobě a užití energie: čím méně fosilního paliva se spotřebuje, tím méně bude emisí CO2. Zlepšení energetické účinnosti je dosahováno podle toho, jak se rozvíjí technické poznání. A to je první velká výzva pro energetický průmysl a jeho výzkum.

Růst spotřeby energie je však rychlejší než příspěvky účinnosti a úspor energie. Odpovědná světová průmyslová společnost, vědoma si globálních souvislostí, by tedy měla veškeré technologie využívající hoření cílevědomě omezovat, nejen s ohledem na snižující se zásoby fosilních paliv. To je další obrovská výzva.

Snahy o využívání obnovitelných zdrojů získaly neoprávněně – v důsledku způsobu propagace ekologickými aktivisty – určitý pejorativní nádech. Podporu racionální veřejnosti si ale bezpochyby zaslouží. Každý kilogram ušetřeného paliva, ať ve spalovacím procesu, nebo při štěpení uranového paliva, prodlužuje čas na hledání dalších východisek. V roce 1997 vyjádřila Česká nukleární společnost ve své Deklaraci určené vládě a parlamentu České republiky přesvědčení, že nezbývá než zavést takové technologie výroby práceschopné energie, které nebudou mít na složení zemské atmosféry tak hrozivý vliv, protože naše planeta nemá nouzový východ.

Vzdor řadě racionálních výhrad je třeba zdroje obnovitelné energie podporovat. Vodní elektrárny pokrývají u nás zhruba 5 % spotřeby a blíží se k českému celkovému teoretickému potenciálu. Současný podíl ostatních obnovitelných zdrojů ve světě, včetně geotermální energie a energie z biomasy, dosahuje pouze okolo 1,5 % výroby energie. Příčinou není nedostatek zdrojů pro výzkum a vývoj ani nějaká nečestná konspirace energetických lobby. Je jí nízká hustota energie těchto zdrojů. Získání energie větru, slunečního svitu a biomasy je drahé. Lze však pro ně nalézat vhodné doplňkové užití, i když nejsou (z ekonomických důvodů) použitelné pro nasazení ve velkém měřítku. Inženýrský um ale dokáže své. A tady je proto další výzva.

Pokud někdo tvrdí, že přechod na obnovitelné zdroje dá zásadní odpověď na otázku emisí CO2, měl by si všimnout, že státy, které se vzdaly jaderné energetiky, ji nenahradily obnovitelnými zdroji. Rakousko se v roce 1978 rozhodlo neprovozovat nově postavenou jadernou elektrárnu, která by používala okolo 30 tun uranu ročně a neprodukovala by „skleníkové“ plyny. Namísto toho byly postaveny dvě uhelné elektrárny a ty nyní spalují 5 nákladních vlaků uhlí denně a produkují značné množství emisí CO2. A navíc přírůstek výroby elektrické energie obnovitelnými zdroji je dosud zhruba o řád nižší než přírůstek její spotřeby. Po jistou dobu proto ještě bude muset hrát v průmyslově vyspělých zemích klíčovou roli jaderná energetika, jakkoliv vyvolává oprávněné obavy z možnosti opakování černobylské katastrofy. A zde je další výzva pro inženýrství: Stavět a provozovat jen takové jaderné elektrárny, které budou mít důvěru veřejnosti. To ovšem není jen úloha technická, ale zejména osvětová.

Proti jaderné energetice jsou v zásadě vznášeny čtyři výhrady:

  • vysoká cena této varianty a dlouhá doba výstavby některých jaderných elektráren,
  • podvědomá asociace jaderné techniky s šířením jaderných zbraní,
  • dlouhodobé radioaktivní odpady,
  • vědomí rizika havárií.

Na tyto výhrady existují seriózní a explicitní odpovědi:

  • K vysoké ceně: Ekonomika jaderné energetiky zůstává životně důležitá. Záleží na konstruktérech, budovatelích, provozovatelích a dozorných orgánech. Musí být zvýšena hodnota ekonomického uvažování ve všech těchto oblastech – bez jakéhokoliv ústupku na straně bezpečnosti. Je pravda, že v porovnání s variantami využívajícími spalovací procesy je jaderná elektrárna investičně náročnější. Pro další využívání jaderné varianty však hovoří provozní náklady, spolehlivost provozu a možnosti prodloužení doby služby na 40 i více let. Postoj k jaderné energetice byl v ČR negativně ovlivněn zčásti i dlouhotrvající výstavbou temelínské jaderné elektrárny, což však nebylo způsobeno principy jaderné energetiky. Na trvání výstavby se podepsala řada vlivů: přechod na nový ekonomický systém, projektové změny, změny některých dodavatelů technologických celků a systémů, a především chyby konkrétních lidí.
  • K obavám, že by jaderná energetika mohla vést k dalšímu šíření jaderných zbraní a obchodu s jadernými materiály: Vývoj jaderných zbraní šel většinou mimo rozvoj jaderné energetiky. Současné energetické reaktory nejsou mimoto vhodné k produkci štěpného materiálu pro jaderné zbraně. A navíc – riziko šíření jaderných zbraní bude existovat bez ohledu na počet jaderných elektráren. Velké mezinárodní úsilí je věnováno minimalizaci rizika šíření jaderných materiálů a obchodu s nimi. V této oblasti se angažuje Mezinárodní agentura pro atomovou energii (IAEA). Posiluje inspekce a kontroly, které jsou zaměřeny na všechny druhy mírového využívání jaderné energie, aby vzrostla důvěra, že eventuální zneužití bude znemožněno nebo zjištěno včas. Dohoda o nešíření jaderných zbraní, jejímiž členy je nyní 185 států, byla prodloužena na neurčito v roce 1995. Organizace spojených národů přijala Smlouvy o zákazu jaderných zkoušek. 1) Zkoušky jaderných zbraní v Tichém oceánu a kdekoliv jinde jsou v současnosti zastaveny.
  • K radioaktivním odpadům s dlouhou dobou života: Existuje sotva nějaký problém průmyslových odpadů, k němuž se přistupuje s větší odpovědností než k civilním jaderným odpadům. Kdyby se s odpady produktů spalování fosilních paliv zacházelo stejně přísně jako s odpady z jaderného štěpení a kdyby se stejná pozornost věnovala manipulaci s herbicidy, insekticidy a hnojivy, byly by již nejhorší problémy životního prostředí na světě eliminovány. Objem odpadu z jaderné elektrárny je velmi omezen. Může být tudíž odpovědně zcela izolován od biosféry. Konkrétně: Jaderná elektrárna s výkonem 1000 MW elektrických při svém provozu neemituje CO2, ale produkuje okolo 35 tun vysoce radioaktivních spotřebovaných palivových článků ročně, v nichž jsou pouze asi 3 % radioaktivních izotopů. Jestliže je použité palivo přepracováno, objem vysoce radioaktivních odpadů činí okolo 3 m3 ročně, a ty mohou být zpracovány a uloženy bezpečným způsobem do hlubinných geologických úložišť ve stabilních pevných formách, chráněných několikanásobnými bariérami. Kromě toho běží v současné době řada mezinárodních programů, do nichž je zapojena i ČR, s cílem využít jaderné procesy k odbourávání nebezpečných dlouhožijících štěpných produktů a plutonia ve speciálních reaktorech. Tím se omezí potřeba dlouhodobého ukládání. Technologie ukládání odpadů a likvidace elektráren jsou známy, takže lze odhadnout, jaká bude cena: pro elektrárny s tlakovodními reaktory je to okolo 5–10 % z původní ceny stavby. Moderní uhelná elektrárna s optimálním čisticím zařízením, v níž se spaluje severočeské hnědé energetické uhlí, spotřebuje na výrobu 7 TWh elektrické energie (tj. roční výrobu jaderného bloku o výkonu 1000 MW) 5 milionů tun uhlí a 440 tisíc tun vápence. Exhalace činí ročně okolo 7700 tun oxidu siřičitého, okolo 4000 tun oxidů dusíku, 400 tun stabilních těžkých kovů včetně tak jedovatých prvků, jako jsou kadmium, olovo, arzen a rtuť, a 6,5 milionu tun oxidu uhličitého. A navíc k tomu bude existovat 500 tisíc tun energosádrovce (ze zařízení odstraňujících oxid siřičitý) a 750 tisíc tun popela, které musí být uloženy v úložištích. Nelze také přehlédnout, že naše severočeské uhlí obsahuje v tuně 4 až 9 gramů uranu, takže skládka je i zdrojem exhalací radonu. Problém jaderných odpadů není ani tak technický jako psychologický. Existuje plná mezinárodní shoda v principech na bezpečné ukládání jaderných odpadů. Prostřednictvím „Společné konvence o bezpečném zacházení s vyhořelým palivem a radioaktivními odpady“, připravené Mezinárodní agenturou pro atomovou energii, si státy přislíbily, že budou respektovat společný soubor zásad. Jsou rovněž zavázány podávat na setkáních informace o svých zvyklostech a budou muset souhlasit s kontrolou ukládání svých odpadů. Která jiná průmyslová oblast činí něco podobného?
  • Ještě k bezpečnosti jaderných elektráren: Základem přístupu k jaderné energii je pravděpodobně u mnoha lidí obava z vážné jaderné havárie. V žádném případě nelze podceňovat černobylskou havárii z roku 1986. Tato pohroma musí být správně hodnocena a musíme na ni hledět ze správné perspektivy a poučit se z ní. Výroba energie (v jaderné či nejaderné elektrárně) s absolutní bezpečností (s vyloučením jakéhokoliv rizika) není dosažitelná. Je nutné si ale rovněž uvědomit, že černobylská jaderná elektrárna měla zcela jiný typ reaktorů (RBMK), které by v ostatním světě nemohly obdržet povolení k provozu. Jaderně-energetičtí skeptici by si též měli uvědomit, že nejhorší havárie v sektoru energetiky – z pohledu počtu obětí – nejsou havárie jaderných elektráren. Nicméně bezpečnost jaderné energetiky je prvořadým cílem jak provozovatelů, tak i národních a mezinárodních dozírajících orgánů. Dnes můžeme říci, že se otázka jaderné bezpečnosti stala otázkou zcela mezinárodní a že zvyšování jaderné a radiační bezpečnosti je úsilím mezinárodní spolupráce, zejména v oblastech zahrnujících projednávání a osvojení legálně závazných mezinárodních konvencí, zpracování a osvojení doporučených společných bezpečnostních norem a uskutečňování prověrek a poskytování poradních služeb. Konvence o jaderné bezpečnosti, která vstoupila v platnost v roce 1996, je příspěvkem k závazným mezinárodním smlouvám. Země se zavazují připravovat zprávy o plnění svých povinností, a takové zprávy jsou předkládány k diskusím na shromážděních, jež se konají pravidelně. Tak je zajištěna mezinárodní kontrola a všechna případná slabá místa dozoru mohou být podrobena konstruktivní kritice. Vlády jednotlivých států mají vlastní odpovědnost za dohled a bezpečný provoz jaderných elektráren, uskutečňovaný v České republice prostřednictvím Státního úřadu pro jadernou bezpečnost (SÚJB).

Cesta k vytvoření důvěry v jadernou energetiku vede prostřednictvím:

  • zlepšování technické a ekonomické stránky jaderných elektráren při dodržení vysoké úrovně jejich bezpečnosti,
  • zlepšování kultury provozu, a tím i bezpečnosti,
  • dořešení praktických otázek v manipulaci s odpady a s jejich ukládáním,
  • zvyšování úrovně důvěry obyvatelstva na základě lepší osvěty a komunikace mezi profesionály a ostatním obyvatelstvem.

Obor energetiky se neobejde bez nadstranického vidění. Kdyby byla energetika zneužívána k politickým cílům a kdyby nebyly využívány věda a poznání, byla by snaha o osvětu neprofesionální části obyvatelstva velmi ztížena. Existují však přece jen pozitivní výsledky společenské diskuse. Byla zpracována a vládou přijata vědecky a technicky podložená, dlouhodobá energetická politika státu. Jejím problémem je však míra její závaznosti pro další vlády, protože každá vláda dosud prošla nelehkými diskusemi na toto téma. Dlouhodobá energetická politika státu by proto měla být schválena parlamentem České republiky, formou decision in principle, na 30 až 50 let, aby bylo vytvořeno vhodné stabilní prostředí pro dlouhodobé investice. A vláda by se pak měla svou exekutivní mocí zasadit o naplňování státní energetické politiky. Podíl jaderných elektráren na celkové struktuře české elektro-energetiky bude muset postupně přebírat výkony uhelných elektráren a měl by být v našich podmínkách během asi 20 let nad 50 %.

Strategické oblasti hospodářství, k jakým energetika bezpochyby patří, by měly být posuzovány pouze s ohledem na objektivní technické možnosti a potřeby státu, bez obav o volební preference. Česká společnost je naštěstí technicky vzdělaná, v našich podmínkách jsou takové obavy zbytečné. I světová veřejnost ale názory na jadernou energii mění – pod vlivem důkazů globálního oteplování, zhoršování životního prostředí, v důsledku vyšších cen plynu a ropy, ale především díky osvětě.

S objektivní potřebou pokračování jaderné energetiky v České republice souvisí i otázka, co bude s jadernými obory nyní, po dostavění obou temelínských bloků. Protože však vládní politika nikoho nezavazuje k budování nových jaderných zdrojů, nikdo je v současném právním prostředí stavět nebude. Proto lze bezpochyby očekávat:

  • Drahé přeorientování našeho jaderně-energetického průmyslu na náhradní zaměření (a za několik let, až dozraje poznání problému, zase drahé přeorientování zpět, nebo budeme muset všechny komponenty dovážet, a zhoršovat tak platební bilanci státu).
  • Rozptyl rozhodujících, vědeckotechnických, technologických, ale i montážně provozních kapacit této země, které by v případě oživení energetického trhu byly schopny navázat na dosud dosažené výsledky doma i v exportu (většinou půjde o změny nevratné).
  • Ztrátu kontinuity dobře zavedeného školství, úbytek studentů a nedostatek vhodných specialistů během několika let. Tím mohou utrpět újmu i elektrárny provozované v současnosti. Bylo by to nerozumné, protože se naše republika ještě dlouhou dobu bez jaderné energetiky neobejde a jaderná energetika se neobejde bez infrastruktury škol, výzkumných pracovišť a dodavatelského průmyslu. Tržní prostředí však tento problém za nás nevyřeší. A nepropadejme iluzi, že někdo něco udělá za nás. Ani Evropská unie. A to je snad největší výzva k technické inteligenci našeho strojírenství.

Poznámky

1) Úplná smlouva o zákazu jaderných zkoušek (Comprehensive Nuclear Test-Ban Treaty, CTBT) byla přijata Valným shromážděním Spojených národů. Od roku 1996 ji k 11. dubnu 2005 z 194 členských států OSN ratifikovalo 120. Text smlouvy, seznam států, které ji ratifikovaly, a další informace můžete najít na pws.ptbto.org.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Technické vědy

O autorovi

František Hezoučký

* *

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