Zachráníme civilizaci pro naše děti?

Čím je smrtelně ohrožena?

Skleníkový efekt je pojem nepříliš šťastně zavedený do světového povědomí. Naprostá většina lidí neví, co to je, a to včetně odborníků z profese. Jinak by nemohli mluvit o jeho růstu. Skleníkový efekt je název fyzikální poučky, která vysvětluje, jak a proč dochází ve dne k přehřívání skleníků vůči okolí. Ze své podstaty to není fyzikální veličina. Je proto nesmysl mluvit o růstu a jen se tím zamlžuje jednoduchá podstata věci. Skleníkovým efektem se navíc nedá vysvětlit, proč Země ani v noci nijak podstatně nevychladá (zatímco skleníky ano), a to ani v oblastech dlouhých polárních nocí. Naproti tomu nedaleký Měsíc se ve dne zahřívá zhruba stejně, ale na noční straně prudce vychládá k -170°C.

Zásadní roli hraje tepelná izolace atmosférou. Tepelná izolace je každému srozumitelná a blízká, nosíme ji přímo na těle. Opomíjeným, ač významným, stabilizátorem teploty je také atmosférická vlhkost. Ve výparném teple vodních par je ukryto ohromných 37 trilionů kilokalorií. To znamená, že kdyby Slunce náhle zhaslo, trvalo by nejméně 10 dní, než by v tropech začalo mrznout.

Atmosférickou izolaci má Země od počátku, byť kolísavě účinnou. Zvětšuje se zejména s růstem koncentrace oxidu uhličitého (CO2), který sám má zhruba dvojnásobný tepelný odpor, než čistý vzduch.

Koncem doby ledové - asi před 12 000 roky - obsahovala atmosféra kolem 1600 mld. t CO2. Do průmyslové revoluce (v podstatě do r. 1850) přibylo z přírodních zdrojů 700 mld. t CO2 (to je asi 60 mil t ročně). Důsledkem toho bylo zvýšení přízemní teploty o 6°C, roztání ohromné masy pevninských ledovců a zvýšení hladiny oceánů nejméně o 50 m.

Od roku 1850 přibylo dalších 600 mld. t CO2 a v současnosti chrlíme do atmosféry až 12mld. t CO2 ročně!!

V souvislosti s tím vystupují dvě nesrovnalosti:

1. Proč se nezvýšila teplota úměrně přírůstku obsahu CO2?
Měla by vzrůst asi o 5°C. Nutno uvést, že pro některé vlnové délky infračerveného („tepelného“) záření je CO2 prostupný jako pro světlo. Je možné, že Země při stávající teplotě září právě v tomto pásmu. Chybí nám možnost solidní předpovědi vývoje, neboť v dosud prozkoumaných vrstvách ledovců se nevyskytla za posledních 160 000 let tak vysoká koncentrace CO2, jako v současnosti. Nelze však spoléhat na to, že taková příznivá situace vydrží. Paleoklimatologové nás informují, že dávněji byly na Zemi průměrné teploty vlivem zvýšené koncentrace CO2 až 25°C.

2. Proč nestouply hladiny oceánů úměrně ani uváděnému přírůstku teploty o 0,6°C? (měla by se zvednout o 5 m)
To se dá vysvětlit situací v polárních oblastech. V pásmu oblevy nejsou zatím významnější pevninské ledovce. Ale plovoucí ledy tají hrozivým tempem. V létě je již splavná „Severní cesta“ kolem Sibiře bez použití ledoborců, kolem severního pólu se odkrývá rozsáhlá oblast volného moře. Předpolí Antarktidy, tj. zamrzající oceán, se zmenšilo o 7mil.km2 (25%) v přepočtu za pouhých 35 let. To znamená, že do sta let by mohl přilehlý oceán přestat vůbec zamrzat. Pevninské ledovce by se však mohly urychleně hroutit do oceánů i značně dříve. Vzrůstající vnitřní pnutí ledů je již v současnosti měřeno.

A zde číhá na civilizaci první těžká rána. Hladiny oceánů se již zvedly o čtvrt metru. V antarktických a grónských ledovcích je nicméně taková zásoba vody (kolem 30 mil km3 ), že by mohla zvednout hladinu až o 75 m. Stačilo by však, aby se zvedly jen o 2-3 m, aby došlo k zániku námořní dopravy včetně rybolovu, na němž je závislých obživou přes 500 mil. obyvatel.

Obyvatelstvo zatopených území by jistě stačilo emigrovat do vnitrozemí (jak bychom zvládli příliv uprchlíků je otázka), ale sotva dokážeme přestěhovat všechny přístavy s nezbytnou infrastrukturou, zvláště, kdyby se to muselo opakovat. Což nelze vyloučit.

Jednotlivé oblasti civilizace - Amerika, Eurasie, Afrika a Austrálie - mohou i toto přežívat z vlastních zdrojů fosilních paliv v dosahu pozemní dopravy, ale bude-li lidstvo pokračovat v sebevražedné činnosti, skončí civilizace tím, že většina souše bude neobytná kvůli vysokým teplotám. Dovedete si představit život v našich oblastech při teplotě 50°C i více? Jediná cesta, jak předejít úplné katastrofě, je vzdát se urychleně veškeré spotřeby fosilních paliv. Často hlásaný konec fosilních zásob nás nemůže přinutit k nápravě. Celkový obsah fosilního uhlíku v zemské kůře činí přes 450 bilionů tun, z toho je dle dnešních průzkumů těžitelných asi 10 bilionů tun. Ale za posledních 150 let jsme spotřebovali jen půl bilionu. Prostředků sebezničení máme tedy nadmíru.

Osudná (a přitom prakticky nepublikovaná) je skutečnost, že oxid uhličitý nemá kam mizet. Často hlásaná pověra, že deštné pralesy jsou „plíce světa“, je naivní blábol. Ve skutečnosti nepřinášejí do bilance CO2 žádné změny. Vytvářejí sice ohromná množství zelené hmoty a volného kyslíku, ale souběžně probíhá její ničení, čili oxidace, působením nejrozmanitějších živočichů a hub (hnití). Dle Oduma spotřebuje rostlinstvo ročně kolem 400 mld. t CO2, tj. asi 15 % volného CO2 , a vytvoří kolem 240 mld. t celulosové sušiny. Kdyby zůstávala uložená, spotřeboval by se volný CO2 za 7 let a Země by zamrzla v důsledku snížené tepelné izolace. To se neděje, neboť veškerá čerstvá rostlinná produkce je průběžně ničena (jak je výše uvedeno), takže veškerý vázaný uhlík se vrací do ovzduší jako CO2. Spálená čerstvá biomasa nepřidává CO2 navíc. Přišla by vniveč nicméně tak jako tak. Ostatně vývoj za posledních 10 tisíc let dokládá, že rostlinstvo nelikvidovalo ani malé přírodní přírůstky (zmíněných 60 mil. t CO2/r.).

Jediným místem, kde dochází skutečně k ukládání CO2, je voda oceánů. Podle Henryho rozpouštěcího zákona však vychází, že mohou absorbovat jen pětinu volného CO2. Ostatek zůstane v atmosféře trvale! A i ta absorbovatelná část se bude rozpouštět dle Fickova difusního zákona asi 24 000 let. V nejbližších tisíci letech tedy nedojde prakticky k poklesu koncentrace CO2 a změny klimatu, vyvolané přírůstky CO2, budou nevratné.

Zvýšení teploty o 0,6°C navodilo zvětšení odparu oceánů o 4 % a stejně tak množství srážek. Nebývalé rozmnožení povodní s tím nepochybně souvisí. Pokud by teplota vzrostla o 5°C, zvětší se odpar i srážky o 37 %. Kde a kdy budou padat je otázka. Katastrofální povodně ovšem lze očekávat velmi často.

Jediná cesta, jak předejít globální katastrofě, znamená vzdát se úplně a urychleně spotřeby fosilních paliv. S básnickou nadsázkou se dá říci, že vlastně vykrádáme hroby dávných organismů, což se nám mstí.

Je možné zbavit se závislosti na fosilních palivech? A jak?

Mnoho lidí vidí spásu v úsporách energie. Bohužel je to víc zbožné přání, než reálná cesta. Samozřejmě je nutné úspory intenzivně hledat (nejvíce by přispělo zrušení vojenských potencionálů), ale podaří-li se snížit spotřebu o třetinu, byl by to obrovský úspěch. Naneštěstí je pohltí rostoucí nároky rozvojových zemí a populace. Demografové předvídají rozmnožení lidstva do roku 2050 až na 9 miliard. Zastavit populační explosi by mělo být jednou z priorit. Necháme-li vývoji volný průběh, skončí to biologickou katastrofou.

V žádném případě se bez čerstvé energie neobejdeme. Nadále budeme potřebovat stavebniny, sklo a kovy, zajišťovat potraviny a oblečení, dopravu a vytápění. Naštěstí je to možné řešit elektroenergetikou. Čím ji však pohánět a co lze zvládnout?

Abychom si udělali aspoň jakýsi obraz o možnostech či nemožnostech, volme jako příklad naši Českou republiku.

Má 10,3 mil. obyvatel s národním důchodem kolem 2 bilionů Kč/rok a spotřebu fosilní energie přes 500 mil. MWh/r (čili průměrně asi 60 000 MW). Jiné státy jsou na tom řádově podobně. Celosvětová spotřeba fosilní energie se pohybuje kolem 100 mld. MWh/rok to je průměrně asi 12 mil MW.

1) Vodní energie

Mnoho snílků pro ni horuje, aniž přiznává, že hydroelektrárny nejsou neškodné pro životní prostředí. K tomu je vodní energie žalostně málo. Naše hydroelektrárny dodávají průměrně 180 MW a podle průzkumných projektů by se dalo získat dalších jen asi 180 MW za cenu tak drastických zásahů, jako zatopení Berounky stometrovou přehradou apod.. Abychom získali dostatek tlakové vody pro pohon 60 000 MW turbin při srážkách 620 mm/rok, museli bychom kolem republiky postavit hráze vysoké asi 3800 m! Což je samozřejmě absurdní. Světově to není lepší, museli bychom kolem všech pevnin postavit hráze přes 2 km vysoké. Hydroenergetika tedy nemůže být řešením.

2) Sluneční fotočlánkové elektrárny

Při dosahované účinnosti 10 % lze ze standardního fotočlánku získat asi 1 kWh/rok. Jelikož na energeticky velmi náročnou výrobu padne až třetina výtěžku z dvacetileté životnosti fotočlánku a s přihlédnutím k vlastní spotřebě elektrárny (zejména na čištění) lze počítat s čistým výtěžkem jen asi 0,6 kWh/rok. Na 500 mil. MWh bychom museli instalovat nejméně 830 mld. fotočlánků v hodnotě 83 bilionů Kč a s obslužnými cestami obsadit až 1,5 mil ha, to je téměř pětinu republiky. I toto je absurdní. Mimoto Slunce dodává přes 85% energie v letním půlroku, kdy je naopak nejmenší spotřeba. Bylo by proto nutné akumulovat přebytečné kapacity na noční a zimní spotřebu, asi ve formě vodíku.

Na uskladnění 830 mld. kWh ve vodíku bychom při tlaku 300 bar potřebovali vybudovat asi 1,8 milionu plynojemů o průměru 10 m. To znamená, že každé dvě rodiny by musely uhradit stavbu jednoho plynojemu s příslušnými kompresními a dekompresními stanicemi, což by nepochybně bylo mnohem nákladnější, než rodinný dům. Navíc bychom museli postavit elektrárny na zpětnou výrobu elektřiny z vodíku atd. Na obsluhu a údržbu fotočlánkové energetiky bychom museli vyčlenit až 1 mil. pracovníků.

S ohledem na energetické ztráty při převodu energií bychom o to museli dál zvětšit fotočlánkové plochy až o 30%. I při rozpočtení nákladů na 20 let, bychom včetně výstavby závodu na 12 mil fotočlánků denně(!) a výroben a skladů vodíku atd., museli investovat ročně asi 4 až 6 bilionů Kč, což je naprosto nesplnitelné. Fotočlánkové zdroje tedy zůstanou zcela okrajovou záležitostí pro zvláštní potřeby (typu majáků).

3) Větrná energie

Živel vskutku vrtošivý! V SRN postavili úctyhodné kapacity větrných elektráren (asi 12 000 MW), jejich využití je však problematické. Ač byly stavěny na vybíraných místech, mají dostatek větru jen kolem 1500 hodin ročně (17 %) a způsobuje to velké potíže i nehospodárnost při zapojování do sítí. Celoroční spotřebu bychom museli zajistit v těchto 17% provozního času, tedy – s ohledem na ztráty při převodu energií – postavit až 450 tisíc megawattových větrníků v hodnotě (po 75 mil Kč/kus) asi 34 bilionů Kč a zastavět s obslužnými cestami až 600 000 ha pozemků. pětině roku. S ohledem na nevypočítatelnost provozu větrníků by bylo žádoucí veškerou jejich práci (680 mld. kWh) převést na akumulaci ve vodíku, s přídavnými náklady a komplikacemi úměrně, jak je uvedeno v bodě 2. Větrnou energií tedy také nelze nasytit naši spotřebu energie.

4) Sluneční tepelné kolektory

Mají slušnou účinnost - i přes 30 % - při poměrně nízkých pořizovacích nákladech. Jejich využití je však omezeno prakticky jen na otop. U objektů odlehlých od dálkového topení mohou být velmi užitečné. Sotva však přispějí do energetické bilance víc než 10%.

5) Bioenergie

Podle průzkumů organizace BIOM-CZ by u nás bylo nejvýhodnější pěstování krmného šťovíku. dalo by se využít snad až 500 000 ha nezemědělské půdy. Spolu s dřevním a zemědělským odpadem by se dalo získat kolem 10 mil. t sušiny s obsahem až 4 mil. t uhlíku.

Těžení by sice bylo nákladné (to platí i pro předchozí alternativy), ale nezbytné. Získaný uhlík by se musel vyhradit především pro výroby, které se bez něj neobejdou: karbidy, uhlíkové oceli a litiny, organická chemie všeobecně - v ní zejména výroba mazadel, bez nichž by se provoz doslova a rychle zadřel. Možná by zbylo i na výrobu syntetických pohonných hmot pro terénní stroje, jejichž provoz je jinak těžko řešitelný. (Pro úplnost: k pokrytí světové spotřeby energie bychom - při únosné těžbě - potřebovali asi 70 mil. km2 lesů. Je jich jen 39 mil. km2. )

Jediným technicky i investičně zvládnutelným zdrojem jsou a (dokud se nepodaří zvládnout termojadernou fúzi) budou:

6) Jaderné elektrárny a teplárny

Standardní kondenzační elektrárny vypouštějí do prostředí zhruba dvojnásobek „odpadního“ tepla, než je jejich elektrický výkon. Asi třetina paliv se v současnosti spotřebuje nehospodárně na otop, v sezóně až 40 000 MW. Tomu by odpovídal elektrický výkon 20 000 MW. Takže otop bychom mohli krýt při teplárenském provozu ekvivalentem asi 10 Temelínů. Na ostatní elektrickou energii bychom potřebovali asi 10 až 15 Temelínů.

Přednostně by se měly stavět tzv. transmutační reaktory. Jsou sice citelně nákladnější (proto se zatím málo rozšířily), ale protože pracují s podkritickým množstvím, nemohou samovolně vybuchnout, ba vůbec pracovat. Štěpení v nich se vyvolává a udržuje z vnějšku protonovým „dělem“.Proto mohou využívat i štěpně „líné“ thorium, jehož jsou mnohem větší zásoby než uranu. Navíc-štěpné zbytky se dají podstatně snáze recyklovat chemickou cestou. Vzhledem k velmi vysoké bezpečnosti jaderné části by se mohly teplárny stavět v blízkosti větších sídlišť, čímž by se snížily náklady na teplovody.

Při výstavbě jednoho ekvivalentu Temelína ročně by byl náklad únosný - asi desetina národního důchodu. Během 20-30 let bychom se mohli zcela zbavit závislosti na fosilních palivech. Obdobně by se ovšem muselo postupovat celosvětově. Bylo by nutné postavit asi 5000 ekvivalentů Temelína, což není nedosažitelné. Dokázali jsme již postavit přes 450 jaderných elektráren.

Uvedený výsledek narazí nepochybně na nesmyslný, za to halasný a dobře podporovaný odpor protijaderných fanatiků. Na jejich adresu nutno přiznat, že jaderná energetika skrývá určité nebezpečí, jako ostatně všechna lidská činnost. Ale proti automobilové dopravě, která je tisícinásobně větším ničitelem životem, zdraví i životních prostředí, se nesnaží nikdo vystupovat.

Nerozhodneme-li se včas - snad do padesáti let - pro nastíněné řešení, skončí civilizace hrůzným utrpením za bojů všech proti všem o přežití!! Musíme proto hledat a vybírat politiky, schopné toto pochopit a prosazovat! Možná bude nezbytné vyhlásit celosvětový stav ohrožení a jemu podřídit řízení hospodářství.

Jiřík Toufar

P.S. Než jste dočetli tuto úvahu, přibylo na Zemi nenapravitelně přes půl milionu tun izolačního oxidu uhličitého!!

Zdroj: ČNS