Neobnovitelné zdroje energie: Vliv na energetický mix a životní prostředí

Energie se dá definovat různě, ale v každém ohledu znamená pohyb hmoty. Jde o pohyb částic, které generují energii, například tepelnou, elektrickou, pohybovou. Energie je potřebná na všechny děje, na každý, i ten nejmenší úkon člověka. Rostliny potřebují energii na svůj růst. A zde se dostáváme k podstatě. Energie potřebná na chod celých systémů - od průmyslu přes dopravu, až po každodenní život v našich domácnostech, se získává z obnovitelných nebo neobnovitelných zdrojů energie. Byla to průmyslová revoluce, která posunula lidstvo výrazně vpřed. Spolu s tím se zvyšovala i spotřeba energie. Bez nich by dnes většina světa neměla elektrickou energii, teplo, světlo. Využíváním fosilních paliv v podstatě využíváme energii minulosti. Fosílní paliva mají tedy organický, přírodní původ. Zatím jsou pouze těžko nahraditelným zdrojem energie, ale kromě toho, že jejich těžba a využívání mají velmi negativní dopad na životní prostředí, jejich zásoby jsou limitované. Dnes si už nikdo nedovolí zpochybňovat reálnost klimatické krizy, které čelí celá planeta. Víme, že tento proces nebude bezbolestný a bude si vyžadovat značné finanční prostředky.

Co jsou neobnovitelné zdroje energie?

Jako neobnovitelné zdroje energie označujeme ty zdroje, jejichž vyčerpání se dá očekávat maximálně v horizontu stovek let. Patří do nich rovněž zdroje, jejichž obnovení by trvalo mnohonásobně delší čas než vyčerpání jejich zásob. I když se tyto zdroje zpravidla obnovují, jen těžko o nich lze mluvit jako o zdrojích obnovitelných, neboť například fosilní paliva vznikala řádově desítky milionů let. Omezenost a tedy i vyčerpatelnost neobnovitelných zdrojů energie zákonitě vyvolává potřebu hledat nové zdroje energie.

Mezi hlavní neobnovitelné zdroje energie patří:

• Fosilní paliva: uhlí, ropa, zemní plyn.
• Rašelina: sestává ze zbytků odumřelých mechů, trav a stromů. Zalisovaná do tvaru brikety se využívá i jako palivo.
• Hořlavé písky a břidlice: obsahují ropné látky nazývané bitumény. Jejich ložiska se nacházejí na celém světě, ale zatím nejsou dostatečně prozkoumané. Jedná se totiž o tuhou hmotu, která se dá z útrob země získat pouze tehdy, když se smíchá s horkou vodní párou. Vytěžený materiál se následně promíchává s horkou vodou, aby se z něj uvolnily ropné bitumény. Jsou mnohem hustší než ropa.
• Hydráty metanu: jsou to struktury podobné ledu, které obsahují plyn, nejčastěji metan.
• Jaderná energie: Jaderné elektrárny mají v současné době přibližně 70 % podíl na výrobě veškeré světové elektřiny. Jaderná energie se vyrábí z uranové rudy, řadí se tedy mezi neobnovitelné zdroje. I v tomto odvětví se ale vyvíjejí nové technologie a můžeme tedy očekávat, že v budoucnosti bude tento proces efektivnější. Jaderné elektrárny, na rozdíl od těch, co využívají jiné neobnovitelné zdroje, neprodukují skleníkové plyny a pro své okolí jsou zcela nezávadné. Z hlediska situace na Slovensku zatím není reálné nahradit existující jaderné elektrárny (Mochovce, Jaslovské Bohunice) bez toho, aby nebyla ohrožena stabilita elektrizační soustavy a aby byl zároveň pokryt poptávka průmyslu a domácností po elektrické energii. Cestou je modernizace existujících a výstavba nových a bezpečných jaderných elektráren. „Atomové elektrárny dneška už nejsou to, co byly před desítkami let.“

Momentální teorie a odhady počítají s tím, že neobnovitelné zdroje energie se vyčerpají v následujících stovkách let. Odhady většinou pracují s již známými nalezišti těchto surovin. Z tohoto pohledu vydrží zásoby uhlí asi 120 let, ropy 50 let a zemního plynu přibližně 60 let. Tyto odhady je ale potřeba brát s rezervou. Neustále se totiž objevují nová naleziště nebo se využívají účinnější technologie pro těžbu z obtížně dosažitelných území - například z mořského dna.

Fosilní paliva

Tyto neobnovitelné zdroje energie se nejvýznamnější měrou podílí na výrobě elektřiny, vytápění, dopravě i průmyslu. Jejich využívání produkuje velké množství CO2 a přispívá ke globálnímu oteplování. Využíváním fosilních paliv v podstatě využíváme energii minulosti. Zatím jsou pouze těžko nahraditelným zdrojem energie, ale kromě toho, že jejich těžba a využívání mají velmi negativní dopad na životní prostředí, jejich zásoby jsou limitované. V aktuální situaci by Slovensko jen těžko dokázalo existovat bez využívání neobnovitelných zdrojů energií. „Nahradit uhlí jako levný zdroj energie nebude jednoduché.“

Čtěte také: Podhledy a krabičky pro zdroje: Detailní přehled

Zemní plyn: Je to bezbarvá, vysoce hořlavá látka v plynném skupenství. Zemního plynu je podle původu, způsobu těžby, způsobu zpracování a chemických vlastností několik druhů. V současnosti se nejvíce využívá tzv. jako výhoda se při využívání zemního plynu na energetické účely považovala jeho nízká cena, což už dnes neplatí, a nízké emise CO2 (například v porovnání s uhlím) i nižší obsah tuhých částic (PM - partulate matter). Faktem stále zůstává, že při využívání zemního plynu dochází ke zvyšování uhlíkové stopy i ke znečišťování ovzduší. Mezi nevýhody tohoto zdroje energie z pohledu Slovenska (a Evropy) možno zařadit i závislost na jeho dodávkách z Ruska. Aktuálně se ozývají hlasy, které nabádají k vyloučení tohoto zdroje pro energetické účely, přičemž by plyn mohla nahradit geotermální energie, biomasa a spalování odpadů. Touto cestou se má vybrat celá Evropská unie. Každému je ale jasné, že tak zásadní přerod nebude jednoduchý a rychlý, ale potrvá delší dobu.

Potřeba neobnovitelné primární energie a energetické hodnocení budov

Hodnocení energetické náročnosti budovy se provádí také z pohledu potřeby neobnovitelné primární energie. Potřeba neobnovitelné primární energie zásadně ovlivňuje projekční návrh zdrojů energie pro vytápění, chlazení, přípravu teplé vody apod. pro danou konkrétní budovu. V souvislosti s energetickým hodnocením budov přinesla v roce 2010 novela Směrnice EPBD a následně v roce 2013 i česká legislativa v podobě prováděcí vyhlášky o energetické náročnosti budov 78/2013 Sb. k zákonu o hospodaření energií 406/2000 Sb. rozšíření hodnocení energetické náročnosti z potřeby energie na provoz budovy na hodnocení také z pohledu potřeby neobnovitelné primární energie. Potřeba neobnovitelné primární energie se totiž stala jedním ze tří hlavních ukazatelů energetické náročnosti budovy, a pokud je vyhodnocena příliš velká (ve třídě náročnosti horší než C), tak budova nemůže být zkolaudována.

Co je primární energie?

Primární energie je energie, která neprošla žádným procesem přeměny. Primární, neboli prvotní energii lze chápat jako energii ve formě, v jaké se vyskytuje v přírodě. Primární energie je rozdělena na energii obnovitelnou, tedy získanou například ze slunečního záření, větru, vodní energie či biomasy (délka obnovy srovnatelná s délkou lidského života), a na energii neobnovitelnou, která je získávána z neobnovitelných zdrojů jako například z fosilních paliv (uhlí, ropa, zemní plyn, jaderná energie). Pro přesnost je třeba uvést, že kromě jaderné energie jsou v podstatě i uhlí, ropa a zemní plyn obnovitelnými formami energie, ale protože doba, za kterou vznikají, mnohonásobně přesahuje délku lidského života, tak je považujeme za neobnovitelné. Součet obnovitelné a neobnovitelné energie nazýváme celková primární energie. Neobnovitelná primární energie má logicky nepříznivý dopad na vyčerpávání palivových zásob a s tím spojený negativní vliv na životní prostředí a má úzkou vazbu na produkci emisí (vyjma jaderné energie). Současným trendem je snižování závislosti na neobnovitelné primární energii a to jak na straně potřeby (budovy s vlastními obnovitelnými zdroji energie, budovy s minimalizovanou potřebou neobnovitelné primární energie, apod.), tak na straně dodávky energonositelů (teplárny s výrazným podílem OZE, elektrické sítě s rostoucím podílem elektřiny dodávané z OZE, v zahraničí i plynu, když je k zemnímu plynu přimícháván bioplyn).

Energonositelem se rozumí hmota nebo jev, která nebo který mohou být použity k výrobě mechanické práce nebo tepla nebo na ovládání chemických nebo fyzikálních procesů. Energonositelem je například zemní plyn, elektrická energie, dálkové teplo, solární teplo, fotovoltaická elektřina, apod. Přepočet potřeby různých energonositelů na neobnovitelnou primární energii jako společného jmenovatele umožňuje jednoduché sčítání různých druhů energií a vyjadřuje tak zjednodušeně vliv potřeby energonositelů na životní prostředí. Pro výpočet potřeby neobnovitelné primární energie nPE [MWh] na dodávku energie daného energonositele do budovy se používá tzv. faktor neobnovitelné primární energie F [-], neboli zkráceně konverzní faktor.

Výpočet konverzního faktoru

Na příkladu využití elektrické energie v budově lze ukázat řetězec procesů, které souvisejí s vlastní dodávkou elektrické energie do budovy a ovlivňují související potřebu nPE, a tedy hodnotu konverzního faktoru. Nejdříve je vytěženo uhlí s vynaložením určité energie pro samotnou těžbu. Dále je vytěžené uhlí zpracováno a naloženo na dopravní prostředek, kterým je dopraveno do místa využití, v tomto případě elektrárny. Uhelná elektrárna využívá energii uhlí v termodynamickém cyklu pro produkci elektřiny, případně tepla (v případě kogenerační výroby) s určitou účinností. Výpočet konverzního faktoru je komplikovaný a pro započtení veškeré spotřebované neobnovitelné primární energie při dodávce energie do budovy vyžaduje relativně podrobné statistické údaje. Výpočet konverzního faktoru se provádí v ČR s využitím software GEMIS. Databáze softwaru GEMIS je získávána z praxe, studií, mezinárodních statistických institucí. Do čistě fyzikálních a statistických výpočtů mohou (a v zásadě mají) zasahovat i politické vlivy. Politické nastavení konverzních faktorů slouží k ovlivnění energetického chování obyvatel a jeho důsledkem je podpora či penalizace některých energonositelů. Pro ČR jsou hodnoty konverzních faktorů dány vyhláškou 78/2013 Sb. a jsou závazné pro úřední hodnocení budov. V ČR je výroba elektrické energie vzhledem k potřebě neobnovitelné primární energie relativně náročná.

Čtěte také: Jezdecké disciplíny a terén

Vzhledem k různému způsobu výroby elektrické energie a různému energetickému mixu se konverzní faktory jednotlivých států v Evropě zákonitě liší. V konverzních faktorech může hrát roli již také zmíněný politický vliv. Dle grafů lze odhadnout, které státy využívají více či méně obnovitelných zdrojů pro výrobu elektrické energie. Pokud budou státy výrazně využívat energetický potenciál vody pro produkci elektrické energie (Rakousko, Finsko), bude se konverzní faktor elektrické energie pohybovat nízko. Pokud budou státy využívat především konvenční uhelné nebo jaderné zdroje (Polsko, ČR, Velká Británie) a energetický mix nebude výrazně ovlivněn OZE, potom konverzní faktory budou vysoké. Pro ČR byla hodnota současného konverzního faktoru 3,0 pro výrobu elektrické energie vypočtena z energetického mixu ČR z roku 2010 a není v něm zahrnut následný rozvoj fotovoltaických elektráren, což má za následek vysoký konverzní faktor pro výrobu elektřiny. Polsko a ČR mají nejvyšší konverzní faktor v EU. Naopak v Rakousku je podíl OZE přibližně 66 %, výroba elektrické energie je uskutečňována převážně vodními elektrárnami, což má za následek konverzní faktor 1,3. Výroba elektrické energie v Německu je podobná jako v ČR a je založena zejména na uhelných a částečně jaderných elektrárnách. V Německu podíl OZE na výrobě elektrické energie stále vzrůstá (v současnosti přes 30 %), přičemž zbytek výroby zatím pokrývají právě uhelné a jaderné elektrárny. Hodnota konverzního faktoru jednoznačně a logicky klesá s nárůstem podílu OZE.

Faktory neobnovitelné primární energie jsou pro jednotlivé energonositele různé a ovlivňují v současnosti návrh zdrojů energie pro budovy. Zároveň je i různá situace mezi jednotlivými státy v rámci Evropské unie. Odlišnosti jsou způsobeny rozdílným způsobem výroby a dodávky energie (energonositelů) a také politickým vlivem. Nejvíce je to patrné u elektrické energie, kde zvyšování podílu elektřiny z obnovitelných zdrojů v rozvodné síti vede k nižšímu konverznímu faktoru.

Srovnání s obnovitelnými zdroji

Alternativou k neobnovitelným zdrojům energie jsou takzvané obnovitelné zdroje energie. Tyto zdroje se v průběhu lidského života průběžně obnovují a lze je využívat opakovaně. Patří sem především uhlíkově neutrální a takzvané nevyčerpatelné zdroje - sluneční světlo, déšť, vítr, vlny nebo geotermální teplo. Dalším populárním obnovitelným zdrojem, i když ne uhlíkově neutrálním, je dřevo. V Evropské unii se za obnovitelný zdroj považuje i spalování odpadu, jenž činí 18 % podílu zdrojů na výrobu energie v rámci Evropy a 0,23 % v České republice.

Hlavní výhodou obnovitelných zdrojů je snížení emisí skleníkových plynů a dalšího znečištění. Obnovitelné zdroje energie jsou prakticky nevyčerpatelné a snižují závislost dané země na dovozu fosilních paliv. Výroba a distribuce také podporují místní ekonomiku vznikem nových pracovních míst. Mezi nevýhody patří nepředvídatelnost. Velká část těchto zdrojů totiž závisí na počasí. Výstavba potřebných zařízení vyžaduje vyšší počáteční investici a často i větší prostor, třeba pro větrné farmy nebo solární parky.

Energetický mix a budoucí výzvy

V rámci Evropské unie mají fosilní paliva, jádro i obnovitelné zdroje zhruba třetinový podíl. Když se ale podíváme na jednotlivé státy, tyto rozdíly mohou být docela výrazné. Zatímco třeba Švédsko a Finsko spoléhají zejména na jádro a obnovitelné zdroje, naprostá většina elektřiny na Kypru a v Estonsku se vyrábí pomocí fosilních paliv. Podíl uhlí na výrobě elektřiny v Evropě ale v posledních letech prudce klesá a fosilní paliva jsou nahrazována obnovitelnými zdroji.

Čtěte také: Průvodce hroty na kolečkové lyže

V České republice se k výrobě energie využívají oba druhy, ale výrazně převažují neobnovitelné zdroje - uhlí, jádro a zemní plyn. Zdroje obnovitelné energie představují především vodní a větrné elektrárny, solární panely a biomasa, přičemž žebříčku popularity vévodí biomasa. Energetická krize v roce 2022 opravdu zamíchala kartami ve výrobě elektrické energie. Zatímco výroba v uhelných elektrárnách v České republice narostla o 14 %, prudce zdražující plyn zaznamenal značný propad o 55 %. Vodní elektrárny rovněž zaznamenaly pokles výroby - o 17 %. Celkový objem vyrobené elektřiny se zvýšil o 2,7 %, zatím co vývoz poskočil proti roku 2021 o závratných 52 %.

Výroba elektřiny v České republice stojí na dvou hlavních zdrojích - na uhlí a jádru. V současné době pochází z obnovitelných zdrojů jen asi 10 % elektrické energie, zatímco z uhlí bylo v loňském roce vyrobeno 41,94 % a z jádra 37 %. Podíl obnovitelných zdrojů na výrobě elektrické energie na území ČR činil v roce 2016 přibližně 10 % a výroba byla dále uskutečněna převážně hnědouhelnými (44 %) a jadernými (30 %) elektrárnami, přičemž zbytek je tvořen elektrárnami spalující ostatní fosilní paliva (černé uhlí, zemní plyn, tj. 16 %). V roce 2021 se 48 % veškeré elektrické energie vyrobilo v jaderných elektrárnách, 14 % pocházelo ze zemního plynu, 3 % z uhlí a úhrnně 30 % z nekonvenčních zdrojů energie (biomasa, slunce, větrná a vodní energie).

Snahu o udržení planety v co nejlepším stavu má i Evropská unie. Proto také vznikl Evropský Green Deal nebo též Zelená dohoda pro Evropu. Členské státy EU se zavazují k tomu, že podniknou určité kroky k tomu, aby společnými silami zabránily klimatické katastrofě a pokusí se dosáhnout toho, aby v roce 2050 byla Evropa klimaticky neutrální kontinent. To znamená čistou a nezávadnou vodu, čisté ovzduší, zdravé a zároveň cenově dostupné potraviny pro každého, recyklovatelnost výrobků, rozšíření veřejné dopravy, využívání ekologické energie. Extrémní horka a sucha mají negativní vliv na plodiny, ale znamenají také vyšší riziko vzniku požárů. Znečištěný vzduch ohrožuje jak životní prostředí, tak i lidské zdraví.

Tabulka: Konverzní faktory pro vybrané energonositele

Poznámka: Hodnoty konverzních faktorů se mohou lišit v závislosti na metodice výpočtu a aktuálním energetickém mixu dané země.

tags: #neobnovitelný #zdroj #asfalt #informace

Oblíbené příspěvky:

• Keramická dlažba jako plovoucí podlaha
• Práce: Řidič kamionu na dřevo
• Optimalizace izolace plochých střech
• Význam litovelské břidlice
• Rekonstrukce a design interiérů na klíč