Clever – severní pól ve sklenici
Zkusíme udělat takový malý pokus šíleného vědce. Pokusíme se zjistit, o kolik stoupne hladina moří, když roztaje led plovoucí na hladině Severního ledového oceánu. Uděláme to ale jenom jako malý pokus. Do okurkáče dáme litr vody a vhodíme kilo ledu tak, aby plaval. Uděláme si čárku, jak vysoko je hladina. Poté, co roztaje zjistíme, že se hladina nezměnila. Prostě Archimedův zákon platí. Co by se tedy stalo, kdyby roztál arktický led? Celkem nic. Každý rok v polárních oblastech tají kubické kilometry plovoucího ledu a nic se neděje. Proč však stoupají světové oceány? Televize je plná mohutných ledových hor, padajících do oceánu. Je toto hrozba, která zaplaví pobřežní oblasti? Pokud by roztál všechen led, stoupla by hladina asi o sedmdesát metrů. To je ale dost nepravděpodobné. To by znamenalo v Antarktidě vzrůst průměrné teploty (ve výškách kolem 3000 m.n m.) nad nulu, to je asi o 30°C. Podle výpočtu odtávání ledovců by měla stoupat ročně o 0,5 mm, ale podle měření to je 1,1 mm za rok. Energetika je zdrojem skleníkových plynů, které mohou mít vliv na tání ledovců. Zejména by se mělo omezit spalování uhlí s největším obsahem uhlíku a extenzivní těžbu plynu provázenou obrovskými úniky methanu do atmosféry. Jak ale vidíme, není to vše …? Co tedy děláme špatně kromě toho, že ohříváme planetu? Při pokusu šíleného vědce jsme zjistili, že ke zvýšení hladiny dojde při pádu ledu do vody, jeho tání již na hladinu vliv nemá. Musí to být led, co spadne do vody? Stejnou službu nám poskytne i kámen. Dokonce i nejjemnější zrníčko písku ze Sahary i zákal, tvořený bahnem odnášeným řekami z našich polí. V mnoha státech se moderní zemědělství stalo prestižní záležitostí. Miliony čtverečních kilometrů přírody byly přeměněny na intenzivní pole, jejichž dotovanou nadprodukci za další dotace přeměňujeme na palivo pro své čtyřkolé miláčky. Lesy plné studánek s rašeliništi kolem potůčků jsme změnili na pole udusaná těžkou mechanizací z nichž voda odteče tak rychle, že odnese až 60000x více půdy než z původního lesa. Globální eroze je odhadována na 26 miliard tun ročně. Jaký může být další zdroj zvyšování hladin moří? Pole jsou často zavlažovaná z podzemních zdrojů, další kubické kilometry podzemních vod čerpáme proto, že jsme z těch povrchových udělali břečku, která se nedá pít. Pokud vezmeme pevninskou vodu, tvoří 2,7% z celkového množství vody na zemském povrchu. Z toho je 2,1% v ledovcích, 0,6% podzemních vod a 0,02% jako povrchová, včetně slaných jezer a vnitrozemských „moří“. Lze tedy předpokládat, že snižování objemu podzemních vod v důsledku zemědělství se projevuje na zvyšování hladin moří minimálně stejně nepříznivě, jako tání ledovců ale je prakticky neviditelné.
Jsou OZE řešením?
Pokud jde o využívání biomasy na pálení je rozhodně nejhorší alternativa. Další likvidace deštných pralesů a intenzifikace zemědělství pro získání spalitelné hmoty je cesta do pekla srovnatelného se Saharou. Je to daleko větší hřích, než spalování uhlí (pokud ovšem současně neničíme lesy neodsířenými spalinami). Využití větrné energie sice takový problémem nepřináší, ale pokud by došlo k masivní výstavbě obrovských větrných parků o výšce několika set metrů, je nutno si uvědomit, že by působily jako umělá překážka s vyššími srážkami na návětrné straně a srážkovým stínem ve vnitrozemí, které by mělo za důsledek další snižování objemu pevninských podzemních vod. Využití fotovoltaiky na plochách střech v našich oblastech nikdy nezajistí energii v době kdy ji potřebujeme. Ekologové upozorňují právě na nevyužité střechy zastavěných ploch. Zde však nastává problém. Znečištění ovzduší v aglomeracích by fotočlánky vyhnalo do panenské přírody. Zde by se projevily problémy se zvýšením objemu zpevněných ploch. Pokud bychom využili FVE pro dopravu, tím že pokryjeme střechy aut fotočlánky, získali bychom výkon asi tak jako u šlapacího autíčka. Navíc pouze když svítí Slunce. I zde tedy může být fotovoltaika (pokud se sníží její cena) pouze doplňkovým zdrojem u hybridních pohonů. Problém akumulace energie ve stacionárních zdrojích (v dopravě se tomu asi se skřípěním zubů budeme muset smířit) je zejména vyvolanou zvýšenou těžbou těžkých kovů (olovo, nikl, kadmium) ekolologicky neprůchodný. Naopak akumulace vody v obrovských vodních nádržích má z hlediska udržení vody v krajině příznivý vliv. Přesto však stavbu dalších přehrad, jako byl připravovaný Křivoklát vzdouvající Berounku až k Plzni nepovažuji za právě nejlepší způsob úpravy naší krajiny. Výroba a akumulace energie ve vodních elektrárnách by změnila naše vodní toky v soustavu kanálů od turbíny k turbíně a nádrží s kolísající hladinou v závislosti na situaci v energetické soustavě.
Kdy nám dojdou ty NOZE?
Fosilní paliva jsou brána jako něco, co nám bylo jednou dáno a když to vyčerpáme, je už navždy konec a jen nám tu navždy zbude CO2. Jsou to tedy opravdu neobnovitelné zdroje? O rychlosti vzniku ropy a zemního plynu nemáme zatím dostatečné znalosti. Mezi údaji, které se v literatuře objevují, jsou dost značné rozpory. Částečně jsou způsobeny tím, že se směšuje rychlost vzniku uhlovodíku v matečné hornině s rychlostí primární a sekundární migrace. Autoři se k problému rychlosti vzniku ropy a zemního plynu vyjadřují velmi opatrně. Např. W. L.Russell (1960) tvrdí, že komerční ložiska ropy mohou vzniknout 'již za milión let po uložení matečné horniny. Neznamená to ale, že by se všechna ložiska vytvořila tak rychle. Naopak, tento proces může trvat i 100-200 miliónů let. Bylo dokázáno, že uhlovodíky se mohou vytvořit i v nejmladších sedimentech. P. V. Smith (1952, 1954) popisuje, že izoloval uhlovodíky připomínající svým složením ropu i z recentních sedimentu Mexického zálivu. Ve větším množství se prý mohou vytvořit za 11 800-14600 let. K. K. Landes (1959) dodává, že v Mexickém zálivu je ve svrchních 90~200 cm sedimentu z celkového obsahu organických látek jen 7,5 % uhlovodíků, 30 m pod povrchem však již 30,9 %. Jiný důkaz rychlého tvoření naftových uhlovodíku máme z delty Orinoka. A. L. Kidwell a J. M. Hunt (1958) popisují, že v této oblasti rychlé sedimentace se vytvořila ropa 60 m pod povrchem za méně než 10 000 let. Pak migrovala vzhůru do písků, které jsou 35 m pod povrchem. Tito autoři vypočetli, že v těchto píscích se uhlovodíky tvořily rychlostí 0,25 ppm za rok. Kdyby tato akumulace pokračovala stejnou rychlostí i v budoucnu, vytvořilo by se za několik tisíc let již slušné ropné pole. Mnoho expertů se snažilo stanovit stáří ropy z různých oblastí metodou C14. Pokud je známo, ve všech případech bylo zjištěno stáří větší než 20 000 let. Popsané příklady výskytů čtvrtohorní ropy se pokládají za dost výjimečné. Větší akumulace ropy mohou vzniknout teprve při překrytí matečné horniny vrstvou sedimentu nejméně 2 km mocnou předpokládá se, že se rychlost přeměny organických látek na ropu a zemní plyn mění s teplotou. U typických výskytu na okrajích pevnin potřebuje ropa ke svému vzniku překrytí 2-4 km sedimentů a zemní plyn 3-7 km sedimentů. Mocnosti potřebné ke generaci ropy závisí na geotermickém gradientu. V oblastech s vyšším tepelným tokem bude stačit menší pohřbení a také čas potřebný k vytvoření ropy bude kratší. Počítáme-li, že střední rychlost sedimentace na pevninském okraji je 1 m za 1000 let, můžeme předpokládat, že v této oblasti by se mohla ropa vytvořit za 2-4 mil. let a zemní plyn za 3-7 mil. let. Počátek reakce přeměny organických látek je prý velmi pomalý. Rychlost reakce se zdvojnásobuje při zvýšení teploty o 10 °C. Proto má geotermický gradient tak značný význam. Rychlost primární a sekundární migrace ropy není uspokojivě vyřešena. Autoři se většinou spokojují s prohlášením, že když ropa muže migrovat centimetry, může migrovat i kilometry. Vzhledem k tomu, že ropné pasti jsou na mnoha polích dost vzdáleny od předpokládaných matečných hornin, musíme soudit na poměrně rychlou migraci. Recentní organické látky v moři jsou potenciálním zdrojem ropy a zemního plynu. Jejich současná produkce je dostačující k tomu, aby se ropná ložiska tvořila tak rychle jako v geologické minulosti. Roční produkce organických látek v moři je 6,6 kg/m2. Je to 200 X více, než je celková hmotnost právě teď existujících organických látek. Kdyby v moři najednou vlivem nějaké katastrofy uhynul veškerý život, vytvořilo by se jen takové množství látek, jaké produkuje oceán normálně za dva dny. Obdobná je situace u tvorby uhlí. Například v našich rašeliništích (pokud je neodvodníme, nevytěžíme rašelinu a nepřeměníme je na zdroj biomasy pro OZE), přibývá asi 0,2 cm rašeliny za rok, to je 2000 tun na čtverečním kilometru. Bažiny tropických pralesů a mangrovových močálů ukládají ještě větší množství organické hmoty. Jedná se zejména o oblasti s přirozeným poklesem geologických formací, který zajistí, že to co se uložilo za pár let neodnese velká voda. Nezanedbatelné také je, že tyto recentní zdroje, ukládající organickou hmotu jsou právě ty plíce, které dokážou spotřebovat víc CO2, než nám ho do ovzduší vrátí. Z toho sice vznikne jen několik set tun uhlí na čtverečním kilometru, ale přínos takového kousku panenské přírody je v něčem jiném, a je nevyčíslitelný. Proto ji chraňme.
Takže jediné co nám dojde je uran?
Těžitelné množství uranu na souší a v mořích je vcelku známé. Podívejme se ale právě na to moře. Za jak dlouho nám klesne koncentrace uranu na netěžitelné hodnoty? Podaří se nám do té doby zvládnout jadernou fůzi? I u nás bylo kdysi moře. V mořských usazeninách jsou ukryta velká ložiska uranu, často tak bohatá, že jsou těžitelná. Přestože se z moře uran stále usazuje, pořád ho je ve vodě obrovské množství. To znamená, že musí být i nějaký zdroj. Obrovské množství je přinášeno v řekách. Toto množství je ale mnohonásobně překonáno hydrotermálními prameny souvisícími se sopečnou činností, které proudí v mnoha tisících metrech hloubky v místech, kde se stýkají pevninské kry. Tato těžko odhadnutelná množství přesahují potřeby energie celého lidstva. Lze předpokládat, že při rozšíření výroby uranu z moře najdeme v některých oblastech a vodních vrstvách v blízkosti zlomů o tolik vyšší koncentrace uranu, že se vyplatí využití těchto hlubinných vod (ve spojení s elektrárnami pracujícími podle Rankinova cyklu s čpavkem nebo propanem jako médiem) pro získávání jaderného paliva. Možná se divíte, že jsem věnoval tolik pozornosti ropě. Je to totiž největší (včetně hořlavých břidlic) současný zdroj energie. I přes uvedené obrovské objemy, které se stále ukládají to je zdroj, který čerpáme mnohokrát více, než vzniká. U uhlí je situace zcela jiná. O jeho vzniku se učíme už v základních školách. Trvá miliony let, než se z uložené rašeliny upeče hnědé uhlí a další stovky milionů, než získáme koksovatelné černé. Přitom cesta od velkorypadla pod kotle tepelné elektrárny se zvládne za několik hodin. Lze tedy říci, že jaderná energie je jediný obnovitelný zdroj, který dokáže zajistit dostatek energie pro celé lidstvo. A hlavní je, že tuto energii umíme již dnes využít.