Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 10
Vesmír č. 10
Toto číslo vychází
2. 10. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Říjnové číslo Vesmíru
reklama

Čeká nás drastická změna způsobu života?

Bublinový graf Charlieho Halla
Publikováno: Vesmír 87, 614, 2008/9

Charlie Hall se 35 let zabývá energií a systémovou ekologií. Je autorem sedmi knih a autorem či spoluautorem více než dvou set vědeckých publikací. Jedním z jeho největších přínosů je zavedení konceptu energetické návratnosti (EROI či také ERoEI). Tento vskutku jednoduchý, ale přitom názorný koncept pomáhá systematickým a rigorózním způsobem pochopit skutečnou úlohu energie v systémech, jakým je například i naše lidská civilizace. Již od časných osmdesátých let Hall a mnozí jeho další kolegové i studenti varovali před tím, že naše společnost, závislá na fosilních palivech, spíše dříve než později narazí na limity, které bude obtížně zdolávat.

Přestože koncept energetické návratnosti je jednoduchý, jakýkoli přesnější, věrohodnější a ověřitelnější odhad energetické návratnosti vyžaduje detailní studium energetických zdrojů, jejich vstupů do systému, procesů distribuce, využití a transformace energie v systému a výstupů energie ze systému. Snad nejlépe a nejnázorněji ilustruje naši minulou a současnou energetickou situaci bublinový graf Charlieho Halla ve své poslední verzi z roku 2008. Zobrazuje vztah mezi energetickou návratností a množstvím využívané energie (obrázek 1). Mimo jiné nám dovoluje nahlédnout za oponu naší energetické budoucnosti. Mnozí považují současnou konjukturu agropaliv, větrné a solární energie a zvýšený zájem o jadernou energetiku za důkaz toho, že proces bezproblémového přechodu k ekonomice po fosilních palivech již započal. Graf však svědčí spíše o opaku a podává znepokojující obraz skutečného stavu. Ukazuje spotřebu energie ve Spojených státech, ale podobný graf by bylo možné připravit pro energetické zdroje a spotřebu na celém světě. Různě barevné bublinky v grafu představují roční produkci jednotlivých energetických zdrojů a jejich energetickou návratnost v různých časových obdobích. Rozměr bublinek ve svislém směru zhruba ilustruje, s jakou přesností umíme energetickou návratnost určit.

V dnešní době ropa pokrývá největší část (40 %) energetické spotřeby Spojených států. Spotřeba ropy značně roste, přestože energetická návratnost (EROI) ropy klesá. Názorně to ukazuje modrá bublinka „Ropa (domácí těžba v USA 1930)“, fialové bublinky „Ropa (dovoz do USA 1970)“ a „Ropa (domácí produkce v USA 1970)“ a dvě červené bublinky označené jako „Ropa (domácí produkce v USA 2005)“ a „Ropa (dovoz do USA 2005)“. Ačkoli to v grafu není zobrazeno, lze podobný trend směrem k nižší energetické návratnosti (EROI) pozorovat i v případě zemního plynu a uhlí.

Vzhledem k tomu, že zásoby fosilních paliv jsou konečné, jistě každý souhlasí s tím, že od určitého okamžiku dojde k snižování dodávek fosilních paliv. V současnosti se snažíme ubývající zdroje fosilních paliv nahradit agropalivy (jako je například biodiesel), obnovitelnými zdroji energie (jako je větrná či solární energie) nebo energetickými zdroji vodních a jaderných elektráren. Ropa z ropných písků je zobrazena v levém dolním rohu grafu. Je nutno se na graf podívat opravdu pozorně a hodně zblízka, pokud chcete bublinku pro ropné písky najít. To dobře ilustruje celý energetický problém. Musíte totiž také hledat pozorně, pokud chcete najít bublinky nejen pro ropné písky, ale i pro ostatní zdroje alternativních energií. To, proč jsou tyto energetické zdroje v levém dolním rohu grafu, má dvě základní příčiny:

  • Některé z nových zdrojů energií jsou zatím jen málo využívány. Jak se jejich využití bude rozšiřovat a budou dodávat celkově více ener gie, korespondující bublinky se budou postupně posouvat na grafu doprava.
  • Energetická návratnost agropaliv jako biodiesel či nekonvenční ropné zdroje (například ropy z ropných písků) jsou extrémně nízké. Stav dnešní technologie nenaznačuje, že by se tyto alternativní zdroje mohly v dohledné době posunout v grafu nahoru.

Hall se domnívá, že jeho graf ilustruje dva problémy, před nimiž stojíme. Na to, abychom alternativní zdroje přesunuli v grafu doprava, bude nutné zvýšit kapacity těchto alternativních zdrojů, a to v rozsahu, který si jen málokdo dovede představit. Dva příklady pro ilustraci. Současná instalovaná kapacita solárních článků je 10,9 GW. Jestliže si uvědomíme, že v dnešní době celý svět generuje přibližně 3900 GW a že je ročně po světě instalováno okolo 1,8 GW solárních panelů, vidíme, že pro přechod na elektrickou energii generovanou ze solární energie bychom potřebovali přes 2000 let. A k tomu bychom ještě měli připočítat budoucí vzrůst poptávky po elektřině. Jestliže zahrneme již instalovanou kapacitu větrné energie (74,3 GW) s ročním přírůstkem 14,9 GW, dojdeme k „pouhým“ 230 rokům potřebným pro plný přechod na alternativní zdroje. Vše za předpokladu, že budeme skromní a nebudeme zvyšovat spotřebu. Počet instalací alternativních zdrojů jistě poroste. Jsou ostatně k dispozici i jiné alternativní obnovitelné a neobnovitelné zdroje energie. Nemění to však nic na faktu, že velikost a rozměr problému, před nímž stojíme, je enormní.

Na obtížnosti a velikosti problému se nic nezmění, ani když do úvah zahrneme agropaliva. Odborník na agropaliva Tad Patzek 1) to názorně ilustruje na příkladu etanolu vyráběného z kukuřice. K tomu, aby všechna vozidla Spojených států mohla jezdit na etanol vyrobený z kukuřice, by bylo nutné pěstovat kukuřici na 1,8 miliardy akrů. Rok za rokem, desetiletí za desetiletím. Ve Spojených státech je však pouze okolo 400 milionů akrů orné půdy, a tak by Spojené státy potřebovaly alespoň 4,5krát větší rozlohu orné půdy, než mají k dispozici.

Nebylo by obtížné sestavit bublinový graf pro Českou republiku. Svislá osa energetické návratnosti by byla stejná jako na bublinovém grafu pro USA. Rozložení bublinek ve vertikálním směru by se nezměnilo a bylo by stejné. Rozložení bublinek v horizontálním směru by bylo také velice podobné. Rozdíl by byl jen v relativní velikosti některých bublinek – bublinka domácí produkce ropy by byla velice malá, naproti tomu bublinky uhlí a jaderné energie by byly větší.

Pokud chceme pokračovat a nadále si užívat životní styl naší civilizace, která se topí v energii, musíme být v bublinovém grafu vpravo nahoře. Hall odhaduje, že pokud bude energetická návratnost (EROI) menší než 5 : 1, nebude něco, co by se podobalo naší dnešní moderní civilizaci, fungovat. Bublinový graf ukazuje, že Spojené státy potřebují energetickou návratnost (EROI) okolo 40 : 1 při produkci 100 quads (1 quads ~ 1018 J). A tak bez zásadního objevu, který by zvýšil výrazně efektivitu alternativních zdrojů, nemá žádná jejich kombinace naději poskytnout nám to, co nám poskytují současné energetické zdroje z fosilních paliv – vysokou energetickou návratnost a obrovské množství energie. Nezdá se, že by se kterýkoliv z alternativních zdrojů posunul v grafu nějak výrazně doprava. Abychom nadále mohli žít tak, jak žijeme, musí se velice brzy dostavit zásadní objevy v oblasti alternativních energetických zdrojů. Po nich musí následovat mimořádné a neobyčejné úsilí směřující k co nejrychlejšímu a co nejširšímu využití alternativních zdrojů. Prozatím to však vypadá, že spíše směřujeme k tomu, že budeme nuceni k drastickým změnám způsobu života. Možná si s problémy nějak poradíme a prokličkujeme s odřenýma ušima. Jak ale vidíme na bublinovém grafu Charlieho Halla, i když se nám podaří nějak prokličkovat, nebude to procházka růžovým sadem.

Poznámky

1) David Pimentel and Tad W. Patzek, Natural Resources Research, svazek 14, č. 1, 2005.

Soubory

článek ve formátu pdf: 200809_V614-615.pdf (330 kB)

Diskuse

Počet příspěvků: 1