Energetická zamyšlení 29: Energetická hustota zdrojů

Energetická témata dnes patří k tématům značně frekventovaným, diskutabilním a často kontroverzním. Je to tak v pořádku. Téma je to závažné a pozornost si jistě zaslouží a ne nadarmo se říká „problém se řeší, mluvíme o něm“. Je toho hodně o čem je třeba mluvit, otázky ekonomické, bezpečnostní, či environmentální si naši pozornost jistě zaslouží. Zarážející je, že si často při těch kontroverzních debatách zúčastněné strany nějak nerozumí, jakoby každá z nich hovořila jiným jazykem. Je to možná dáno odbornou náročností problematiky. Vždyť už jen samotná definice pojmu „energie“ je obtížně srozumitelná. Při hlubších úvahách těžko vystačíme s nejčastějším a poměrně mechanistickým objasněním, že energie je schopnost soustavy vykonávat práci. Dá se tomu celkem snadno porozumět, jenže co si pak počít s energií slunečního záření, nebo s energií biomasy. Je pak asi lepší použít výkladu, který hovoří o energii jako o míře různých forem pohybu hmoty ve všech jejích vzájemných přeměnách, transformacích. Je to tak jistě přesnější, jenže to taky málokomu něco konkrétního říká. Struktura každého energetického systému je ve své podstatě jednoduchá. Zahrnuje zdroj energie, její transformaci, distribuci a spotřebu, samozřejmě odpovídající produkci, protože akumulovat ve významné míře vyprodukovanou energii zatím pořád ještě neumíme. Zásadní debaty se dnes vedou o zdrojích a k hlavním otázkám patří jejich dostupnost a vydatnost. Je naprosto přirozené, že až doposud zcela dominantní zdroje fosilních paliv se postupně vyčerpávají a je logické a nanejvýš zodpovědné začít se zabývat ložisky hůře dostupnými a obtížněji těžitelnými. Kontra argumentace neomezeně dostupnými zdroji obnovitelnými je lichá, což dokládá obrovský nárůst instalovaného výkonu větrných elektráren v Severním moři, nebo zamýšlený projekt výstavby fotovoltaických elektráren v poušti severní Afriky. A nelze také zapomínat na celkovou energetickou náročnost procesů transformace energie při využívání jejich jednotlivých a podstatně odlišných zdrojů. Především se jedná o jejich energetickou vydatnost, někdy se hovoří o plošné hustotě energie. Pokud by šlo o porovnávání energetické hustoty fosilních paliv, vystačíme s porovnáváním množství energie obsažené v jednom kilogramu, tedy výhřevnosti. Vzájemné relace jsou dostatečně známé. Máme-li však do porovnávání zahrnout i ostatní zdroje energie, nebude to vůbec snadné a výsledky jsou často překvapivé. Zvolme si jako srovnávací etalon jeden kilogram černého uhlí o výhřevnosti 30 MJ.kg^-1. Jednoduchými výpočty zjistíme, že množství chemicky vázané energie v jednom kilogramu černého uhlí odpovídá množství potenciální energie třiceti krychlových metrů vody ve výšce sto metru nad zemí, množství kinetické energie dvou set tisíc krychlových metrů vzduchu pohybujících se rychlostí patnáct metrů za sekundu, množství sluneční energie dopadlé za jeden celoročně osvitově průměrný den na tři čtvereční metry horizontální plochy, či množství tepla vyčerpaného tepelným čerpadlem ze sto metru hlubokého vrtu při standardní výtěžností za více než půldruhé hodiny.

Uvedená čísla charakterizují energetickou hustotu zdrojů, o kterých se dnes hovoří v souvislosti s náhradou fosilních a jaderných paliv. Všechno nezbytně následující pro reálné využívání každého z uvedených zdrojů dále zvyšuje energetickou náročnost transformace, stejně tak náročnost investiční a samozřejmě také výrobní náklady. Měl by to mít na vědomí každý, kdo uvažuje o náhradě karbonské energeticky, energetikou zelenou, postavenou na obnovitelných zdrojích a při následných ekonomických úvahách zapomenout na dotace, které všechny relace deformují. Září 2011