Petr Musil 16.3.2010 1.Seznamte se: Obnovitelné zdroje energie (OZE) 2.Co, nebo kdo nás straší energetickou krizí,... 3....kdo strašil generace před námi,... 4....a proč není důvod se bát? 5.Proč má svět využívat OZE... 6....aneb o cestě, dlážděné dobrými úmysly —OZE = takové zdroje, které se obnovují přirozeně nebo za přispění člověka, a jsou tedy v relativně krátké době využitelné opakovaně —přirozeně se obnovující OZE: vítr, voda, Slunce, geotermální energie —OZE, k jejichž obnově přispívá člověk: biomasa —obnova výše uvedených zdrojů však souvisí s existencí Slunce, setrvačností soustavy Země-Měsíc, teplotou zemského jádra a procesy v něm, tudíž: —absolutně obnovitelné (donekonečna využívatelné) zdroje energie neexistují —fotovoltaika, fototermika, fotosyntéza, termojaderná fúze vodíku —fotovoltaika = výroba elektřiny ze slunečního záření —fototermika = akumulace tepla slunečního záření k ohřevu vody —fotosyntéza = proces přeměny CO2 a vody v O2 za současného uvolnění energie – přirozeně probíhá v rostlinách, ale snahy o „umělou“ fotosyntézu —termojaderná fúze vodíku = proces slučování lehkých jader vodíku v těžší jádro za současného uvolnění energie – probíhá přirozeně na Slunci, na Zemi: vodíková bomba, TOKAMAK, ITER —v minulosti: pohon plachetnic, dnes: větrné elektrárny —rotory („vrtule“) s horizontální i vertikální osou —problém: maximální dosažitelná účinnost = 59 % (Betzovo pravidlo) —problém č. 2: max. efektivnost až při větru od 10 m/s — —dnes především k výrobě elektřiny ve vodních (řeky) a přílivových (mořské šelfy) elektrárnách —VE nízkotlaké, středotlaké, vysokotlaké (dle výšky vodního spádu), přečerpávací (voda se nejprve přečerpá do požadované výšky) —využití vodních turbín – účinnost až 95% (nejdokonalejší mechanické motory vůbec) —Francisova a Kaplanova turbína (nízké spády), Peltonova turbína (vysoké spády) —relativně nízká flexibilita zdroje —využití tepla zemského jádra – pláště – kůry —tepelná čerpadla pro vytápění budov nebo... — —...geotermální elektrárny —zřejmě nejpestřeji využitelný druh OZE a nejvíce rozšířený (vzhledem k podmínkám) —různé možnosti využití: přímé spalování (dřevo, tráva J), výroba spalitelného zdroje (bioplyn, biolíh, peletky) —problém: nízká energetická hustota, a tedy náročná na plochu Sloní tráva Počet obyvatel světa v letech 1 – 2007 (v tisících) Zdroj: OECD (2003), US Bureau of the Census (2005), vlastní výpočty Zdroj: OECD (2003), US Bureau of the Census (2005), vlastní výpočty Světová spotřeba energie v letech 1890 – 2000 (exajouly) Zdroj: Lomborg (2001) —v posledních cca 200 letech rapidně rostl podíl fosilních zdrojů a jádra na výrobě a spotřebě energie (uhlí, ropa, zemní plyn) —fosilní zdroje + jádro jsou neobnovitelné a tedy vyčerpatelné energetické zdroje —okamžik vyčerpání zdrojů se tedy blíží —lidstvo ceteris paribus neodvratně spěje k energetické krizi – vyčerpání zdrojů, války o zdroje, zkáza lidské civilizace — —takové vize se cyklicky opakují: předpověď katastrofy – nenaplnění vize – ústup ze středu zájmu – předpověď katastrofy... atd. —Zpravidla (ne vždy a ne všichni): —neekonomové (Club of Rome) – snaha vědecky dokázat, že energetické možnosti Země jsou omezené (viz např. Limits to Growth) —ekologisté (nikoli ekologové) – snaha se zviditelnit („zaprudit“ za každou cenu) —politické strany a hnutí – snaha získat politickou moc pod záminkou ochrany planety a lidstva (Zelení všech zemí, spojte se) – obchod se strachem — — 1798 – T. R. Malthus: Essay on the Principles of Population: —nesoulad mezi exponenciálním růstem britské populace a lineárním růstem možností obživy —lidstvo v zajetí populačního zákona – vlny populačních explozí a poklesů —řešení: mzda na úrovni existenčního minima jako „regulátor“ populačního růstu —jeho předpovědi se nenaplnily, ale: —dobrý základ pro neomalthusiánce David_ricardo.jpg — David Ricardo a jeho zákon klesající výnosnosti půd —aplikace na surovinová ložiska (uhlí) —20.léta 19.stol.: do konce století budou vytěženy všechny ekonomicky dosažitelné zásoby uhlí a cena uhlí vzroste o 70 – 80 % (Hampl, 2004) —opět nenaplnění předpovědi: cena uhlí klesla a počet uhelných dolů stoupal (tudíž i objem rezerv) —zřejmě nedocenil význam technologického pokroku — 1865 – W. S. Jevons: The Coal Question: —odmítnutí Malthuse a Ricarda —vysvětlil pokles relativní ceny uhlí pomocí technologického pokroku, navíc: —známé rezervy nejsou konstantní kategorií —na základě dat však varoval, že Británie bude do 100 let trpět nedostatkem uhlí: —v r. 1865 známé rezervy = 90 mld. tun, roční těžba v r. 1961 měla být 2,6 mld. tun, avšak v r. 2005 roční spotřeba uhlí v UK činila jen 62 mil. tun uhlí (BP, 2008) —řešil otázku využití jiných zdrojů: ropa jako neperspektivní zdroj, uhlí dominantní i v daleké budoucnosti —Jevonsův efekt (Jevonsův paradox): —vyšší efektivita využití zdroje by měla vést k jeho nižší spotřebě, ale: —Wattův parní stroj spotřeboval o 75 % uhlí méně než parní stroj Thomase Newcomena z r. 1712, přesto však spotřeba uhlí rostla —souvislost s cenovou elasticitou poptávky po uhlí —realita tedy ukázala, že: vyšší efektivita využití uhlí vede k poklesu jeho ceny a, je-li poptávka cenově elastická, spotřeba uhlí poroste relativně více (prosazuje se Jevonsův efekt) — 1968 – R. P. Ehrlich: The Population Bomb: —v 70. a 80. letech měly umírat stovky milionů lidí hladem —Indie nebude schopna uživit svou rostoucí populaci — — 1972 – Meadows et al.: Limits to Growth: — — — — — —Zdroj: Meadows et al. (1972) — cenový mechanismus – hypotetický růst relativní ceny zdroje vysílá signály: —těžařským firmám – aby hledaly nová ložiska nebo aby stávající těžily efektivněji —spotřebitelům – aby neplýtvali se zdroji —výrobcům – aby vyráběli méně energeticky náročné zboží — technologický pokrok – jako důsledek cenových šoků (např. ropné šoky), ale i jako příčina faktického poklesu relativních cen zdrojů — schopnost hledat substituty ke stávajícím zdrojům – jako důsledek hypotetického růstu relativní ceny zdroje a technologického pokroku — — neobnovitelné zdroje se stávají stále hojnějšími USD za barel Zdroj: British Petroleum (2008) Ceny vybraných komodit ve vztahu ke mzdám v USA (1990=100) Zdroj: Hampl (2004) —v počátcích těžby ropy se vytěžilo jen 20 % vrtu, dnes zhruba polovina (Lomborg, 2001) —dnes je těžba ropy a zemního plynu možná tam, kde to bylo dříve technicky nemožné (mořská dna) —spotřeba automobilů klesla od období ropných šoků až o 60 % (Lomborg, 2001) —zdokonalují se geologické znalosti o Zemi Mld. USD r. 2000 na 1 exajoule energie Zdroj: Lomborg(2001) Zdroj: Hampl (2004) Ropa Zemní plyn Uhlí Zdroj: BP (2008) —obecně: protože si to přejí politici (zejména na úrovni EU) + „pár“ nadšených ochránců přírody —Oficiálně kvůli: —snižování závislosti na dovozu ropy a plynu z Ruska a Středního východu (obava jak v EU, tak v USA) —boji proti klimatickým změnám (zejména v EU a teď již zřejmě i v USA – Obama) —očekávaným pozitivním makroekonomickým dopadům (investice do OZE → podpora eko.růstu, tvorba pracovních míst apod.) —problém: OZE nejsou (zatím) zcela konkurenceschopné vůči non-OZE → nutné veřejné podpory —nemusí se utvořit rovnováha na trhu s obnovitelným zdrojem —veřejná podpora poptávkové i nabídkové strany trhu s obnovitelnou energií Výroba Tvorba kapacit —pevné tarify, aukční systém – garantování minimální výkupní ceny obnovitelné energie státem: zvýšení nabídky → utvoření rovnováhy na trhu —investiční subvence – podpora tvorby kapacit pro výrobu OZE – přímá dotace na investiční projekt: zvýšení nabídky → utvoření rovnováhy na trhu —zelené certifikáty – podpora poptávkové strany – emise certifikátů dle stanovené kvóty spotřeby energie z OZE – povinnost firem tuto energii kupovat, certifikát je dokladem, kterým se firma prokáže státu – pokud získá větší množství certifikátů než kolik musí odevzdat státu, může prodat jiné firmě na trhu (která kvótu nesplnila): růst poptávky → utvoření rovnováhy na trhu —fiskální opatření – zpravidla daňové nástroje – stimulace nabídkové i poptávkové strany, např.: daňové úlevy pro výrobce energie z OZE, ale i pro spotřebitele obnovitelné energie —zdanění spotřeby neobnovitelného zdroje – standardní spotřební daně – otázka účinnosti (cenová elasticita poptávky po neobnovitelném zdroji), otázka efektivnosti a zdanění (mrtvá ztráta daně) Zdroj: Abrham et al. (2004) Význam obnovitelných zdrojů v EU-27 roste Zdroj: Eurostat (2008) ALE: Zdroj: Eurostat (2008) —dle některých analýz výroba biopaliv spotřebuje o 27 – 118 % více energie z fosilních zdrojů, než kolik se z biopaliv získá (Lang, 2005) → jak je tím ušetřeno klima? —při spalování biomasy se uvolní 1,5 – 1,7krát více tzv. skleníkových plynů než při spalování nafty (sníží se sice emise CO2, ale rostou emise NOX) (Monbiot, 2008) —v zájmu boje proti klimatu se likvidují deštné pralesy v Brazílii a plochy se osazují monokulturami olejnatých palem (důsledek nařízení přimíchávání biopaliv do pohonných hmot) – snížíme sice emise CO2, ale zlikvidujeme „plíce světa“ Zdroj: Eurostat (2008) Zdroj: Eurostat (2008), vlastní výpočty Bylo dřív vejce nebo slepice? Viz např. EKC (Environmental Kuznets Curve) Zdroj: Eurostat (2008), vlastní výpočty —zjednodušeně: „oni (třetí svět) nemají co jíst a my s tím tady topíme“ —přelom 2007 a 2008 – USA a EU nařizují přimíchávání biosložek do pohonných hmot → rapidní růst cen potravin —kvůli biopalivům by mohl vzrůst počet hladovějících lidí z 900 milionů až na miliardu během několika málo let (Brezina, 2007) Zdroj: Svaz průmyslu a dopravy ČR (2008) —energetická krize nehrozí, a to ani v souvislosti se závislostí některých zemí (regionů) na dovozu energetických komodit —obnovitelné zdroje energie spíše jako doplňkový zdroj (snad se nepletu jako Jevons s ropou) —OZE jsou dnes „in“, spíše módní vlna – otázka času, kdy budou „out“ —obrovský potenciál skrývá zvládnutí a ovládnutí procesu termojaderné fúze —neopomíjejme renesanci jaderné energetiky (viz např. diskuse o minireaktorech) —Díky za pozornost action-smiley-033.gif