Obnovitelné zdroje

Článků v rubrice: 222

20. ledna 2019

Jaderná energie, obnovitelné zdroje a klimatické změny

Světoví klimatičtí vědci z IPCC (Mezinárodní panel pro klimatické změny) varují, že již zbývá jen „tucet“ let na to, aby se podařilo ustálit průměrnou globální teplotu na úrovni maximálně 1,5 stupně Celsia nad předindustriální hodnotou. Varovná zpráva byla uveřejněna 8. října 2018; od 3. do 14. 12. na stejné téma zasedala mezinárodní konference COP24 v polských Katowicích. V souvislosti se změnou klimatu se zdůrazňuje nejenom význam jaderné energie, ale rovněž se konstatuje, že obnovitelné zdroje energie (OZE) samotné nemohou přispět k vyřešení ani klimatické, ani energetické krize. EU právě připravuje svou nízkouhlíkovou strategii do roku 2050. Pozor: dobrými úmysly bývá dlážděná cesta do pekla...

Fotogalerie (1)

Světová spotřeba primární energie podle zdrojů v roce 2017 (zdroj Reference Data Series No 1, 2018 Edition, IAEA)

Podle generálního ředitele Foratomu, Yves Desbazeille, se nízkouhlíková a flexibilní jaderná energie musí stát součástí nízkouhlíkového energetického mixu, což je věc, kterou Brusel podle něho často přehlíží [1]. Generální ředitel OSN, Antonio Guterres, prohlásil, že omezení vzrůstu globální teploty o 1,5 stupně Celsia není sice nemožné, ale že bude vyžadovat bezprecedentní kolektivní klimatická opatření. Varovnou zprávu lze ovšem vykládat i tak, že dosavadní četné mezinárodní klimatické konference a z nich vyplývající opatření na snižování emisí CO₂ nebyly příliš úspěšné, protože se emise nejen nesnižovaly, ale naopak ještě rostly, jak to naznačuje graf č. 1. [3].

Tento graf uvádí přehled o vývoji světových emisí CO₂ od roku 2000 do roku 2017, kdy emise dosáhly své maximální výše 32,5 miliard tun (Gt). Není to ovšem tak, že by se jaderná energie a OZE vůbec nepodílely na snižování těchto emisí. Hlavní příčina globálního růstu emisí tkví v tom, že se na světové spotřebě primární energie a na výrobě elektřiny stále nejvíce podílejí fosilní paliva, jak to dokládají grafy č. 2 a 3 [4].

Díky těmto grafům lze zjistit, že se fosilní paliva podílela v roce 2017 na světové spotřebě primární energie 67 % a na výrobě elektřiny 65 %. Na podobnou situaci z druhého konce ukazuje i graf. č.4 [5], na němž si lze ukázat, že se nefosilní zdroje energie, tj. sluneční a větrná energie, biomasa, jaderná a vodní energie, podílely na globální spotřebě primární energie v roce 2015 jen 14 procenty a že se jejich podíl v průběhu asi dvaceti let příliš neměnil.

Na grafu č. 5 [6] je vidět celková situace v roce 2017, pokud jde o výrobu elektřiny ve světě podle jednotlivých zdrojů. V tomto roce dosáhla výroba elektřiny 24 345 TWh, z toho připadlo na fosilní zdroje 68,5 % a na nefosilní zdroje 31,5 %.

Jaderné elektrárny a snižování emisí CO₂

Konkrétní příklady přínosu jaderné energie při snižování emisí CO₂ byly převzaty z literatury [7] (zejména strany 28 a 41). Příkladem k následování byly Francie a Švédsko. Ve Francii se v roce 1995 jaderné elektrárny podílely přibližně 80 % na celkové výrobě elektřiny a emise CO₂ na jednotku vyrobené elektřiny zde byly 61 g/kWh. Ve Švédsku, kde 50 % elektřiny vyráběly jaderné elektrárny a 50 % vodní elektrárny, byly emise pouze 22 g/kWh. Naproti tomu ve Spojeném království, kde kromě jaderných elektráren byly v provozu i uhelné elektrárny, činily emise 476 g/kWh. Nejhorší situace byla v Dánsku, kde elektřinu vyráběly jen uhelné elektrárny. Zde dosáhly emise rekordních 733 g/kWh. V roce 1995 zamezily evropské jaderné elektrárny emisím ve výši 700 milionů tun CO₂, což se rovnalo emisím vypouštěným všemi automobily v Evropě. Pokud by v roce 1995 nebyly v USA v provozu jaderné elektrárny, bylo by nutné navíc spálit 208 milionů tun uhlí, 27,8 milionů m³ zemního plynu a 9,9 milionů tun ropy. Emise CO₂ by byly o 147 milionů tun vyšší, emise SO₂ o 5 milionů tun a emise NO_x o 2,5 milionů tun vyšší. V letech 1990 až 1995 zamezil provoz jaderných elektráren v USA v ročním průměru emisím SO₂ ve výši 480 000 t, NO_x ve výši 170 000 t a CO₂ ve výši 150 000 t. V polovině 90. let vyráběly jaderné elektrárny ve světě v průměru přes 2 200 TWh elektřiny ročně a zamezovaly tak emisím ve výši 2,2 Gt za rok, což bylo tehdy přibližně 10 % z celkových emisí. Jednoduchým výpočtem zjistíme, že na každých 1 000 TWh vyrobené elektřiny, připadají nevypuštěné emise ve výši 1 Gt, tj jedné miliardy tun CO₂. V roce 2007 vyrobily JE ve světě 2 600 TWh a zamezily tak výpustím CO₂ ve výši 2,6 Gt. Podle údajů IAEA zabránily JE ve světě v období 1970 až 2015 emisím CO₂v celkové výši 68,6 miliard tun [8]. Jinak řečeno: pokud by nebyly v tomto období v provozu jaderné elektrárny, byly by emise CO₂ o uvedených 68,8 miliard tun vyšší. Nelze proto vůbec zpochybňovat význam jaderné energie, pokud jde o přínosy pro životní prostředí. Zajímavý názor vyslovil Jacopa Buongiorno, vědecký pracovník z MIT, když prohlásil: „Kdyby se jaderné elektrárny rozvíjely tempem, které bylo běžné ve Francii a USA v 70. a 80. letech, pak by se s jejich pomocí podařilo dekarbonizovat světovou energetiku do roku 2050.“ [9]

Graf č. 6 [10] uvádí přehled o vývoji výroby elektřiny v jaderných elektrárnách ve světě v období 1970 až 2016. Tyto údaje patrně pomohly vypočítat dříve uvedený údaj o nevypuštěných emisích CO₂ díky jaderné energii. Z uvedených konkrétních údajů vyplývá, že jaderné elektrárny mohou nejen výrazně snižovat emise CO₂a minimalizovat důsledky změn klimatu, ale mohou přispět i k řešení očekávané světové energetické krize.

Obnovitelné zdroje energie a snižování emisí CO₂

Na rozdíl od konkrétních příkladů nevypuštěných emisí CO₂ díky jaderné energii, nebyly zatím v literatuře zjištěné obdobné údaje v případě OZE. Možná, že by mohl pomoci graf č. 7 [11], který uvádí přehled o světové výrobě elektřiny z OZE v období 2006 až 2018. Díky tomuto grafu by bylo možno využít již uvedený výpočet, že výroba elektřiny ve výši 1 000 TWh se rovná nevypuštěným emisím ve výši 1 miliardy tun (Gt).

Podle grafu 7 bylo v roce 2006 vyrobeno díky OZE 3 600 TWh elektřiny, což by znamenalo 3,6 Gt nevypuštěných emisí CO₂. Byla by to pro obnovitelné zdroje energie velmi příznivá zpráva. Je s tím ale jeden problém, který se skrývá v grafu č. 8 [12]. Tento graf uvádí přehled o OZE v EU podle jednotlivých druhů. Zarážející na tomto grafu je skutečnost, že největší podíl ve výši 64 % zde představuje biomasa, zejména v pevné formě, zatímco podíl sluneční a větrné energie nedosahuje ani 20 %. Tyto obnovitelné zdroje energie se v roce 2015 podílely na celkové spotřebě primární energie v EU více než 12 % [12].

Biopaliva první generace

Asi před deseti lety se v médiích začaly objevovat termíny jako bioetanol, bionafta, biolíh, biobutanol, bioplyn, atd., a také rostliny, ze kterých byla tato kapalná, případně plynná paliva vyráběna, jako je cukrová třtina, řepka olejka, kukuřice na zrno, cukrová řepa, sójové boby a palma olejná. Biopaliva první generace se rychle dostávala na trh a byla podporována dotacemi, protože se předpokládalo, že Evropě pomohou snižovat emise CO₂ a zmírňovat změnu klimatu. Rozvoj výroby těchto biopaliv v USA byl zase realizován především z obav o energetickou bezpečnost. Aniž bychom zacházeli do podrobností, je potřeba konstatovat, že orientace na tato biopaliva vedla ve světě ke zvyšování cen potravin, k potravinové krizi v chudých zemích, k hladovým bouřím a nakonec i k revolucím v některých arabských zemích. [13]. Největším zklamáním mnoha příznivců OZE byla ale skutečnost, že se nepotvrdil předpoklad, že orientace na biopaliva povede ke snižování emisí CO₂. Naopak, desítky studií ve světě prokázaly, že uhlíková stopa různých druhů biopaliv byla ve většině případů ještě větší, než v případě fosilních paliv, neboť k získání výsledného produktu bylo třeba realizovat celou řadu technologických postupů, které vyžadovaly i velkou spotřebu energie s následnými emisemi. I když se nakonec podařilo alespoň utlumit produkci biopaliv z potravinových plodin, přesto poukazují nejnovější informace na to, že se v souvislosti s biopalivy emise CO₂ i nadále zvyšují.

Dnes se symbolem destrukce životního prostředí v mnoha částech světa stává palmový olej. Polovina palmového oleje, který se dováží do Evropy, je přeměňována na bionaftu pro pohon osobních a nákladních automobilů. Jen tato akce ztrojnásobila emise uhlíku oproti spalování fosilních paliv, místo aby je snižovala. V roce 2017 dosáhla produkce palmového oleje 65 milionů tun, z toho 20 % bylo použito k výrobě bionafty. Graf č. 9 [14] uvádí poptávku po palmovém oleji v období 2015 až 2030. Podle vysokého scénáře by poptávka v roce 2030 mohla dosáhnout až 140 milionů tun, přičemž 50 % se mělo využít k výrobě bionafty. Mnohé země se stále ještě obracejí k palmovému oleji, aby mohly plnit falešné cíle v oblasti změny klimatu. V rámci nízkého scénáře je ale vidět, že EU již odmítá podporovat palmový olej. V lednu 2018 hlasoval Evropský parlament o zastavení používání palmového oleje k výrobě biopaliv, ale konečné rozhodnutí bude záviset na Evropské komisi [15].

Kácení a vypalování pralesů v Malajsii, Indonésii a v jiných zemích k získání nové půdy pro pěstování palmy olejné povede k dalším emisím CO₂, a navíc k tisícům přírodních požárů. Riziko většího odlesňování se ještě zvýšilo tím, že Indonésie plánuje přeměňovat palmový olej i na palivo pro leteckou dopravu [14]. Spotřeba palmového oleje byla v roce 2017 v Evropě o 7 % vyšší než v roce 2016 a růst spotřeby byl způsoben téměř jen zvýšením spotřeby biodieslového paliva. Podle společnosti Oilworld se asi 51 % palmového oleje spotřebovalo jako pohonná látka v automobilech a dalších 10 % k výrobě elektřiny. Na potraviny a kosmetické přípravky připadá 39 %. [15].

Také v USA jsou biopaliva velkým energetickým zdrojem v rámci OZE, tentokrát se jedná hlavně o pevnou biomasu, zejména dřevo a dřevní odpad. Lesnické komerční společnosti zde bohatnou tím, že kácejí stromy a technologicky upravené dřevo prodávají do Evropy v mylné představě obou kontinentů, že se tím snižují emise CO₂. Existují obavy, že rovněž Indonésie, Brazílie a Konžská republika budou aplikovat stejný přístup a začnou kácet své lesy k získávání energie. Předpoklad, že spalování biomasy je z hlediska uhlíku neutrální, přispívá k tomu, že na získávání bioenergie se vynakládají miliony dolarů z kapes daňových poplatníků [12]. A aby toho ještě nebylo dost, ukazuje se, že i „ekologicky přátelské“ kotle na dřevo představují dnes riziko pro čistotu ovzduší, zdraví a klima, jak to dokládají grafy č. 10 a 11 z Kodaně a Spojeného království [16]. Největší zdravotní problémy zde představují mikročástice (označované jako PM-25) vznikající při spalování dřeva. Nakonec se ukazuje, že dobré úmysly nemusí vždy vést k dobrým výsledkům...