Energetická zamyšlení 1: Oxid uhličitý není škodlivina

V roce 2012 vyšla knížka prof. Pavla Noskieviče nazvaná Energetická zamyšlení. Obsahuje 30 komentářů, které byly původně určeny odborné veřejnosti, konkrétně čtenářům časopisu Energetika. Jak její autor říká, přesvědčoval přesvědčené, a proto se rozhodl pro její knižní vydání, které je určeno všem, které se zajímají o danou problematiku. Postupně je všechny otiskneme na tomto webu. První část obsahuje ještě předmluvu vydavatele a autora. Věříme, že bude pro čtenáře zajímavá i dnes.  

Předmluva

Můj učitel, předchůdce a zakladatel Výzkumného energetického centra a taky dobrý přítel dlouhou řadu let vysvětloval studentům složitosti a zákonitosti energetického světa. Stejně tak zaměřoval svá vystoupení na odborných seminářích a konferencích a vždy přitom kriticky a s obavami sledoval politicky motivovaný vývoj, soustředěný na boj s emisemi oxidu uhličitého a s globálním oteplováním. K většině otázek a problémů se vždy vyjadřoval otevřeně a jednoznačně, často s humorem. Jeho veliký přehled v energetické problematice a snaha o výchovu dobře vzdělaných energetiků ho již téměř před dvaceti lety přivedla k zavedení v té době nového předmětu „Využití energetických zdrojů“, ve kterém se zabýval podstatnými otázkami aktuální energetiky, srozumitelně a racionálně se k nim vyjadřoval a nepochybně se tak zasloužil o vyšší odbornou úroveň absolventů oboru Energetické stroje a zařízení na Strojní fakultě VŠB-TU v Ostravě. Je paradoxní, že právě předmět, který vychovával k efektivitě a používání rozumu byl v loňském roce z ekonomických důvodů zrušen. Když v roce 2007 ukončil své působení ve funkci ředitele ústavu a omezil na polovinu své pracovní aktivity (podle jeho slov odešel do polopenze), rozhodl se psát pravidelné komentáře do časopisu Energetika. Vesměs poutavé, fundované, psané s profesorským nadhledem. Vydržel jich napsat třicet, a když se jejich počet takto zakulatil, rozhodli jsme se je vydat knižně s bystrými ilustracemi. Kniha obsahuje racionální názory zkušeného odborníka, který vždy zastával názor, že všechny dostupné zdroje energie je zapotřebí využívat efektivně a bez časově neomezených dotačních preferencí. Jednotlivé mini-kapitoly obsahují nadčasově aktuální komentáře k vývoji české energetiky za posledních 5 let, včetně politicky motivovaných rozhodnutí, týkajících se evropské energetiky. Věřím, že kniha zaujme jak odbornou, tak i laickou veřejnost a přispěje k šíření myšlenek, podporujících racionální a efektivní energetiku.

Doc. Dr. Ing. Tadeáš Ochodek, ředitel Výzkumného energetického centra

Předmluva autora

Svět a život kolem nás není statický, neustále se dynamicky vyvíjí a neexistuje síla, která by na tom něco změnila. Jedním z mnoha důsledků toho je opakovaný výskyt malthusiánských myšlenek. Mám teď na mysli katastrofickou zprávu ze 70 let minulého století o brzkém vyčerpání světových zásob fosilních paliv. Účinek této zprávy byl posléze výrazně posílen další katastrofickou zprávou o zničujícím vlivu spalování fosilních paliv na zemské klima. Obojí muselo spolehlivě otřást světovou ekonomikou, která je právem označována jako karbonská. Jak se později ukázalo zejména ekonomikou těch zemí, jejichž vlády těmto zprávám beze zbytku uvěřily, nebo je alespoň přijaly do svého politického programu. Nás Evropanů se to bezprostředně týká, protože Evropská unie usiluje o praporečnictví nově vzniklé ideologie, environmentalismu. Hlavní myšlenky tohoto hnutí – bez fosilních paliv se obejdeme, obnovitelné zdroje poskytnou lidstvu dostatek energie, spotřebu energie lze výrazně snížit – neovlivnila ani důvěryhodná fakta o tom, že do roku 2000 bylo spotřebováno zhruba jedno procento známých světových zásob fosilních paliv, nebo že naprosto dominantním dodavatelem energie planety Země je slunce. Environmentalismus se stal náboženstvím a podle Michaela Crichtona je jednou z definičních charakteristik náboženství to, že se víra netrápí fakty.

K posílení ambicí environmentalistů nepochybně přispěly politické změny v Evropě na přelomu osmdesátých a devadesátých let, kdy obě strany desítky let trvajícího sporu ztratily nepřítele a najednou nebylo proti komu a za co bojovat. Další vývoj poměrně přesně charakterizuje Václav Klaus: „Klasičtí liberálové mají pravdu v tom, že největším zdrojem ohrožení svobody, demokracie, tržní ekonomiky a prosperity na konci dvacátého a na počátku dvacátého prvního století přestal být socialismus a stalo se jím ambiciózní, velmi arogantní a téměř bezskurpulózní ideologické hnutí, které začínalo s tématem ochrany životního prostředí, ale které se postupně proměnilo na s přírodou téměř nesouvisející environmentalismus“. Nyní se tedy bojuje za čistější a udržitelnou energetiku, neboť té se bezprostředně týkají vzpomenuté katastrofické zprávy, kvalita argumentů je přitom nahrazována kvantitou a podstatným znakem bojových aktivit je kolektivní nezodpovědnost.

Spolehlivá energetika je přitom nezbytnou podmínkou existence moderní společnosti. Jakékoliv zpochybnění stávajícího energetického systému vyvolá nejistotu s následnými významnými reakcemi. Přínosem současné situace je intenzivní hledání cest ke zvýšení efektivity energetiky, podporující racionální hospodaření s energií. Zde se uplatňuje „největší bohatství“ Juliana Simona, tj. lidské poznání. A budoucím přínosem bude jistě také nezpochybnitelné zjištění, kudy cesta nevede. Otázkou je výše nákladů na prověření těch neschůdných cest a není pochyb o tom, že náklady neúspěšného výzkumného projektu budou zanedbatelné ve srovnání s náklady projektu ideologického. (Za ideologický projekt považuji na příklad boj s emisemi oxidu uhličitého, který sice přinesl tříbení názorů a prohlubování poznatků o principech života na Zemi, současně však představuje nebezpečně narůstající zátěž ekonomickou, již dnes ohrožující konkurenceschopnost Evropy.)

Evropské podmínky energetice příliš nepřejí. Energetických surovin zde příliš mnoho není a tak energetická dovozová závislost trvale roste. Prognózy jsou varující. Rozhodně by bylo zodpovědnější a užitečnější věnovat se namísto donkichotského boje s emisemi oxidu uhličitého hledání možností efektivního využívání všech dostupných vlastních zdrojů. A pokud to budou zdroje obnovitelné, tím lépe. Bude přitom třeba spolehlivě zvládnout řadu aktuálních náročných technických úloh, z nichž na první místo řadím akumulaci energie, elektřiny a tepla. Zatím je k dispozici pouze princip přečerpávacích vodních elektráren a to je málo. Bude to vyžadovat rozvoj technických oborů, jejichž velká část přímo, či nepřímo s energetikou souvisí a také zájem o jejich studium. Snad se takoví zájemci najdou.

V této předmluvě je naznačena řada otázek, problémů a zadání, která si zaslouží pozornost. Před lety jsem dostal možnost aktuální energetickou problematiku pravidelně komentovat na stránkách odborného časopisu Energetika. Začal jsem v prosinci 2008 a vydržel jsem až do října 2011. Nyní jsem se rozhodl vzniklých třicet komentářů shrnout do malé knížky. Našel jsem ilustrátorky, ochotné příliš odbornou knížku zlidštit a výsledek nyní držíte v rukou. Svými komentáři v odborném časopise jsem přesvědčoval přesvědčené. Knížka by měla trochu poučit a také trochu pobavit i ty ostatní. Posuďte sami, zda se to podařilo.

Prof. Ing. Pavel Noskievič, CSc., v Ostravě, 20. prosince 2011

Oxid uhličitý není škodlivina

V posledních letech je ve veřejnosti vyvoláván dojem, že oxid uhličitý představuje největšího nepřítele lidstva a je proti němu nutno bojovat všemi prostředky a bez ohledu na náklady. Důvod je jednoduše srozumitelný. Oxid uhličitý vytváří skleníkový efekt, díky němuž se planeta přehřívá, samozřejmě s katastrofálními následky. Úsilí o záchranu planety již začíná ohrožovat ekonomiku, a proto stojí zato se zamyslet.

Oxid uhličitý je tříatomový plyn s molární hmotností 44 kg/kmol, je velice stálý, snadno se rozpouští ve vodě a není toxický. Představuje konečný produkt oxidace uhlíku, který je spolu s vodíkem základní složkou živé hmoty. Je přirozenou součástí atmosféry, kde se jeho aktuální množství odhaduje na necelé 3.10¹² tun. Atmosférický oxid uhličitý pochází z rozmanitých přírodních zdrojů, zejména ze spalování organických látek a dýchacích procesů aerobních organismů a nezanedbatelné jsou také jeho výrony ve vulkanicky aktivních oblastech, zatímco umělým zdrojem je zejména spalování fosilních paliv. To přispívá do atmosféry ročně zhruba 20.10⁹ tunami.

Jako všechny tří a víceatomové plyny odráží oxid uhličitý část tepelného záření zemského povrchu nazpět a spolu s dalšími složkami atmosféry se tak podílí na vytváření skleníkového efektu. Ten je jednou z podstatných podmínek existence života na Zemi, která by jinak byla velkou ledovou koulí s průměrnou teplotou povrchu -16 °C. Na tvorbě skleníkového efektu se více než z poloviny podílí vodní pára, zhruba čtvrtinou oxid uhličitý a zbytek zajišťují ostatní skleníkové plyny.

Atmosférický oxid uhličitý je spotřebováván zelenými rostlinami při fotosyntéze, produkující ročně zhruba 2.10¹¹ tun sušiny zelené hmoty a v ještě větší míře je ukládán v mořských vodách.

O produkci oxidu uhličitého ze spalování fosilních paliv se hovoří jako o antropogenní produkci (způsobené lidskou činností) a nepochybně za to vše může člověk. Nejen spalováním fosilních paliv

a mýcením deštných pralesů, ale také zemědělskou činností a vlastně také již samotnou existencí zvyšuje koncentraci skleníkových plynů v atmosféře. Počítejme: při mírné zátěži vydýchá člověk průměrně 2,5 g oxidu uhličitého za minutu, což při 6,5 miliardách obyvatel planety představuje 8,5.10⁹ tun za rok. Je to pozoruhodné množství a při podrobné bilanci bychom navíc nesměli opomenout stěží odhadovatelnou produkci, pocházející z buněčného dýchání zvířat, rostlin, hub a bakterií.

V každém případě má produkce oxidu uhličitého živými organizmy a spalováním uhlíkatých paliv něco společného – jde o energii.

A o tom, že lze oba zdroje srovnávat, svědčí následující příklad: V klidovém stavu dospělý člověk vydýchá za minutu zhruba 0,7 g oxidu uhličitého. S rostoucí zátěží se toto množství zvyšuje až na necelých 14 gramů za minutu. Když pět osob překoná za hodinu během vzdálenost 10 km, představuje to pro ně značnou fyzickou zátěž, odhadněme 9 g/min. Tímto výkonem vyprodukují 9 x 5 x 60 = 2700 gramů oxidu uhličitého. Mohou však také použít auto. Standardní auto vyprodukuje 170 gramů oxidu uhličitého na kilometr a vzdálenost 10 km překoná za 10 minut. Pasažéři jsou v klidu, řekněme 0,8 g/min. Produkce oxidu uhličitého bude 170 x 10 + 5 x 0,8 x 10 = 1740 gramů. Docela překvapivé a zamyšleníhodné, že?

Oxid uhličitý je významnou součástí života na Zemi. Podílí se na vytváření vhodných životních podmínek, spoluzajišťuje produkci zelené hmoty a rozhodně si nezaslouží být označován za škodlivinu. Protože je konečným produktem spalování uhlíku mohou jeho měrné emise, připadající na jednotku vyrobené elektřiny, či tepla z fosilních paliv, sloužit jako spolehlivé měřítko dokonalosti procesu transformace energie. Spolehlivě účinnou cestou ke snižování produkce oxidu uhličitého je zlepšování účinnosti energetických zdrojů a racionální hospodaření s energií, vedoucí ke snižování její měrné spotřeby. Vše ostatní představuje obtížné hledání souvislostí a často také matení pojmů. Prosinec 2008