Václav Cílek a Martin Kašík ve své knížce „Nejistý
plamen“ (Dokořán, 2007) přesvědčivě ukazují, že se světu pomalu ale jistě
začíná nedostávat ropy, což s sebou nese dosti zásadní důsledky. Nemluví o
vyčerpání ropy (to je reálné v horizontu cca 30 – 40 let), ale o tzv.
ropném zlomu.
Ropný zlom (peak oil) je okamžik, kdy těžba ropy (v rámci jednotlivého ložiska, státu, oblasti nebo světa) dosáhla maxima a od kterého produkce ropy vstupuje do fáze poklesu až ke konečnému vyčerpání. Tato teorie neznamená, že po ropném zlomu ropa náhle dojde, ale že její těžba se bude postupně snižovat a následně bude razantně stoupat její cena.
Zásoby ropy na Zemi jsou konečné a vyčerpatelné. Přitom žádný jiný energetický zdroj nemá tak příznivé vlastnosti, jako ropa. Ropný zlom se proto může stát zlomovým bodem v historii naší civilizace.
Z 65 největších producentů ropy je jich za ropným zlomem už více než 50 – Spojené státy, Kuvajt, Norsko, Velká Británie, Rusko, Mexiko, Venezuela, Čína, Indie, Austrálie, Katar, Omán, Libye a další. Většina zastánců ropného zlomu věří, že celosvětově k němu dojde do roku 2015. Nejoptimističtější odhady udávají rok 2035.
ERoEI (Energy Return on Energy Invested) znamená energetickou návratnost, nebo-li poměr energie získané ku energii investované.
Energetické investice do získávané energie musí být celkově nižší, než energie z procesu získaná, jinak by toto úsilí nemělo smysl. Energetická návratnost hlavních energetických zdrojů je následující:
Ropa v počátcích těžby: 100
Ropa v Texasu kolem roku 1930: 60
Ropa na Blízkém východě: 30
Ostatní ropa: 10 – 35
Přírodní plyn: 20
Kvalitní uhlí: 10 – 20
Nekvalitní uhlí: 4 – 10
Vodní elektrárny:10 – 40
Větrná energie: 5 – 10
Jaderná energetika: 4 – 5
Ropné písky: max.: 3
Bituminózní břidlice: max. 1,5
Biopaliva (v Evropě): 0,9 – 4
Na první pohled je vidět výjimečné postavení ropy mezi ostatními energetickými zdroji. Až se ropný zlom plně projeví, levná, lehce přístupná energie bude minulostí. Relativní rovnováha energetické nabídky a poptávky, založená na dostatku levné a snadno přístupné energie, se přesune do éry trvalé nerovnováhy mezi poptávkou a nabídkou, kdy ceny a hodnota peněz přestanou mít svou signální a regulační funkci. Ceny energie a především ropy budou procházet chaotickými obdobími typickými pro chronické potíže v nabídce.
Z toho bude rozvinutý svět, navyklý na vysokou energetickou spotřebu, velmi nervózní, nemluvě o ambiciózních a po energii hladových rozvojových zemích typu Číny, Indie, Brazílie apod. Proto budeme „za každou cenu“ hledat náhradní rychlá řešení. Nabízí se využití jaderné energie a opravdu se nyní mluví hodně o „renesanci jaderné energetiky“. Je však korektní upozornit na rizika, která v dnešním reálném světě a při dnešní technologické úrovni nejsou zdaleka jen „akademická“. Připojujeme tedy vlastní stručný výčet zásadních problémů, které jsou s jadernou energetikou spojeny (nepopíráme, že jaderná energetika má jednu velkou a nespornou výhodu – neprodukuje skleníkový plyn oxid uhličitý; na druhou stranu však produkuje množství odpadního tepla ve formě vodní páry, která také působí jako skleníkový plyn):
Výše zmíněné tři důvody považujeme za nejpodstatnější riziko rozvoje jaderné energetiky. Pak je tu celá řada dalších, o něco méně závažných faktorů:
Nebylo by rozumné zaujmout v programu SOS k atomové energii stanovisko „za žádnou cenu nikdy“, ale je třeba počítat s jadernou energií jako s problematickým, kompromisním a dočasným („překlenovacím“) zdrojem.
Nezbytný je neustálý důraz na úspory a zvyšování energetické efektivnosti a na rozvoj obnovitelných zdrojů, se kterými si dříve či později budeme muset vystačit (stranou zatím ponechávám možnost budoucího technologického zvládnutí termojaderné fúze, který by, zdá se, byla bezpečným a téměř „nekonečným“ zdrojem energie). Následující stručný výčet obnovitelných zdrojů a možností jejich využití by měl napomoci tomu, abychom je nevnímali zdaleka jen jako marginální či pouze doplňkové, což je, bohužel, prozatím převažující pohled většinové české společnosti.
Slunce každou sekundu vyzařuje asi 3,8x1019 MJ energie. To odpovídá výkonu 1016 (nebo-li deset miliónů miliard) jaderných elektráren. Na Zemi dopadá jen jedna desetimiliardtina energie, což však je stále ještě ekvivalent jednoho miliónu jaderných elektráren.
Problém je, že sluneční energie není dostatečně koncentrovaná. Na jeden metr čtvereční dopadne na Zemi ze Slunce zhruba tolik energie, kolik je jí obsaženo v necelých 20 litrech ropy.
Obnovitelné zdroje dnes tvoří 13% celkové světové spotřeby energie. Biomasa, která se hlavně využívá na vytápění, je největším obnovitelným zdrojem. Podíl obnovitelných zdrojů na výrobě elektřiny činí 18%.
V roce 2006 bylo investováno přes 70 miliard dolarů do obnovitelných zdrojů a technologií s nízkými emisemi oxidů uhlíku. Oproti roku 2005 jde o nárůst o 46%. Jen ve Spojených státech bylo v roce 2006 zaregistrováno 4093 patentů, které se týkají čistých technologií (zejména v oblasti využití solární energie a biopaliv).
Trh s obnovitelnými zdroji dramaticky narůstá. V roce 2006 činil obrat 38 miliard USD, což je o 26% více, než v předcházejícím roce.
Dnes je obnovitelná energie nejrychleji rostoucím energetickým zdrojem Evropy. Jako příklad hodný následování je často uváděno Dánsko. 20% spotřeby elektřiny je pokryto z větrné energie a do roku 2025 by to mělo být 50%.
Využití větrné energie roste ročně o 26%, využití solárních (fotovoltaických) článků o 30% ročně. Cena solárních článků klesla od počátku 70. let 20. století o 95% a očekává se, že během prvního desetiletí 21. století klesne o dalších 75% díky úsporám ze sériové výroby již zavedených technologií.
Je však třeba také připomenout, že narůstá světová spotřeba energie a je proto možné, že procentuální podíl obnovitelných zdrojů nebude v blízké budoucnosti nijak výrazně narůstat.
Sluneční energie
Výroba fotovoltaických článků je dosud nejrychleji rostoucím odvětvím v oblasti energetických technologií. Mezi léty 2000 – 2004 vzrostla jejich kapacita o 60%. V roce 2004 pokrývaly fotovoltaické články více než 400 000 střech v Japonsku, Německu a Spojených státech. Nicméně v roce 2007 bylo stále jen asi 0,03% celosvětové produkce elektřiny získáváno z fotovoltaických článků. Ve výzkumu a vývoji bylo nejdále jednoznačně Německo, následované Japonskem.
Solární satelity
Solární satelity na oběžné dráze by mohly zachycovat obrovské množství sluneční energie a přeměňovat ji na elektrickou energii. (Na oběžné dráze je intenzita slunečního záření mnohem vyšší, než na zemském povrchu, protože ji zde nesnižuje oblačnost a znečištění atmosféry.) Problémem však je zatím bezpečný a ekonomicky únosný přenos této energie na Zemi. Nejvíce se výzkumu tohoto potenciálního zdroje energie věnuje Japonsko.
Energie z biomasy
Jestliže se solární energie může perspektivně stát hlavním zdrojem elektřiny, biomasa se může stát jedním z hlavních zdrojů energie nahrazujících ropu, uhlí a plyn. Při pěstování biomasy nejsme odkázáni jen na pevninu. Pokud bychom byli schopni využít v pobřežních oblastech halofytů (rostlin snášejících zvýšený obsah solí ve vodě) a řas, mohli bychom ročně získávat až 190 tisíc litrů biopaliv na hektar.
Vodní energie
Přibližně tři procenta celkové světové spotřeby energie jsou vyráběna ve vodních elektrárnách. Co se však týče výroby elektřiny, vyrábí vodní elektrárny přibližně čtvrtinu celosvětové produkce.
Největší vodní elektrárnou bylo donedávna vodní dílo Itaipú na řece Paraná, na hranici mezi Brazílií a Paraguaí, o výkonu 12 600 MW elektrické energie (tedy přibližně ekvivalent šesti jaderných elektráren Temelín o výkonu 2000 MW). Nyní je největším vodním dílem čínská přehrada Tři soutěsky (Three Gorges Water Dam) s instalovaným výkonem 18 000 MW. Méně kontroverzní bývají malé vodní elektrárny. Například na území České republiky fungovalo před 2. světovou válkou několik tisíc malých vodních elektráren.
Přílivové elektrárny
U zemí majících přístup k moři se vkládají značné naděje do využití přílivových elektráren, které využívají rozdílnou výšku vodní hladiny v době přílivu a odlivu. Zatím však jsou cenově nákladné a komerčně prakticky nevyužívané.
Další možnost využití nabízí mořské proudy. Využít se dá jednak energie proudící vody (mořský proud je vlastně obrovská řeka, která by mohla pohánět vodní turbíny umístěné na ukotvených plovoucích plošinách), jednak rozdílná teplota vody mořského proudu a okolního oceánu (třeba v případě teplého Golfského proudu).
Větrná energie
Řada států západní a severní Evropy pokrývá z tohoto zdroje kolem 10% své výroby elektřiny, podobně je na tom Kalifornie. Větrná energetika v Evropě i ve světě však rychle narůstá. Technologie se zdokonaluje a cena na jednotku instalovaného výkonu klesá. Nové typy větrných turbín mají umístěny osy rotorů podstatně výše, než dřívější modely a to se projevuje jejich mnohem vyšším využitím instalovaného výkonu.
Firmy Norsk Hydro a Siemens oznámily plán postavit na moři první plovoucí větrnou elektrárnu. To by byl technologický průlom, který by pravděpodobně způsobil rychlý rozvoj tohoto typu větrných elektráren.
Další možností je umístit turbínu do vyšší nadzemní vrstvy, kde vanou intenzívní a stálé větry (tzv. jet stream). Podle Sky Windpower Corporation by skupina 600 generátorů umístěných v této výšce mohla produkovat třikrát více energie, než nejvýkonnější jaderná elektrárna ve Spojených státech.
Podle klimatologa Kena Caldeira z Lawrence Livermore National Laboratory by využití jen jednoho procenta energie, která proudí v jet streamu, posloužilo k uspokojení současných světových požadavků na energii.
Dosud však energie z větru pokrývá jen něco přes 1% světové spotřeby elektřiny.
Větrná energie (podobně jako solární energie) je velmi perspektivním zdrojem pro rozvojové země. Podle map vanoucích větrů, které připravila OSN, má rozvojový svět mnohem větší potenciál pro výrobu elektřiny z větrných elektráren, než se dosud myslelo. Největší potenciál mají Nikaragua, Mongolsko a Vietnam, kde je 40% území vhodných z hlediska intenzity a četnosti vanoucích větrů pro provoz větrných elektráren. Nejhůře na tom jsou Bangladéš, která má jen 0,2% ploch vhodných pro tyto účely. Nepříznivá je také situace na Kubě či v Ghaně.
Geotermální energie
Geotermální energie se v některých oblastech Země jeví jako velmi perspektivní. Např. na Islandu 93% obyvatel topí vodou z geotermálního ohřevu. Mezi další perspektivní oblasti patří např. USA, Filipíny či Mexiko.
Tam, kde se horká pára či voda neprodere až na povrch, je možné využít principu „ústředního topení“. Voda je zaváděna do podzemí vsakovacím vrtem a prostupuje systémem puklin, který slouží jako tepelný výměník. Na povrch se vrací pára nebo horká voda dalším, čerpacím vrtem. Po předání tepelné energie se ochlazená voda vrací opět vsakovacím vrtem do podzemí k dalšímu ohřevu. Nevýhodou jsou potíže s rozpuštěnými minerálními látkami, které způsobují korozi a zanášení rozvodných systémů.
Závěrem tedy můžeme konstatovat, že možnosti i technologické předpoklady, jak přejít na dlouhodobě udržitelnou energetiku, tu jsou. Otázkou je, budeme-li k tomu mít dostatek vůle a odvahy. Jak kdosi moudrý vtipně poznamenal „nejde o to mít novou myšlenku, ale o schopnost opustit tu starou“.