Obsah
Seznam zkratek... - 1 -
Seznam grafů ... - 2 -
Seznam tabulek... - 2 -
Seznam map... - 2 -
Úvod ... - 3 -
1. Spotřeba energie ve světě ... - 5 -
1.1 Historický vývoj spotřeby energie... - 5 -
1.2. Současná spotřeba energie... - 7 -
1.2.1. Geografické rozložení světové spotřeby energie... - 7 -
1.2.2. Spotřeba podle jednotlivých zdrojů energie ... - 8 -
2. Fosilní paliva ... - 10 -
2.1 Uhlí ... - 10 -
2.1.1 Charakteristika... - 10 -
2.1.2. Těžba a spotřeba uhlí... - 11 -
2.2 Ropa... - 13 -
2.2.1 Charakteristika... - 13 -
2.2.2. Ropné rezervy... - 13 -
2.2.3. Těžba ropy ... - 15 -
2.2.4. Spotřeba ropy... - 15 -
2.2.5. Zpracování ropy... - 16 -
2.3. Toky ropy ... - 19 -
2.3.1. Toky ropy podle regionů spotřeby... - 20 -
2.3. Zemní Plyn ... 23
2.4.1. Charakteristika... - 23 -
2.4.2. Těžba a spotřeba zemního plynu ... - 24 -
3. Další zdroje energie ... - 25 -
3.1. Jaderná energie ... - 25 -
3.1.1. Charakteristika... - 25 -
3.1.2 Výroba jaderné energie... - 26 -
3.2. Obnovitelné zdroje ... - 28 -
3.2.1. Charakteristika... - 28 -
3.2.2. Vodní energie ... - 28 -
3.2.3. Větrná energie... - 29 -
3.2.4. Biomasa a biopaliva... - 30 -
3.2.5. Další obnovitelné zdroje... - 31 -
4. Tendence budoucího vývoje... - 33 -
4.1. Změny ve spotřebě energie... - 33 -
4.2. Zdroje energie v budoucnosti ... - 34 -
4.2.1. Fosilní paliva ... - 34 -
4.2.2. Další zdroje energie ... - 36 -
Závěr... - 38 -
Seznam použité literatury ... - 40 -
Seznam zkratek
ASPO: Association for the Study of Peak Oil and Gas, Asociace pro studium vrcholu těžby ropy a plynu BP: původně British petroleum, dnes součástí BPAmoco group.
EU: Evropská unie
HDP: hrubý domácí produkt
IEA: International Energy Agency, Mezinárodní energetická agentura KJ: Kilojoule
mil.: milion
MIT: Massachusetts Institute of Technology, Massachusettský institut technologií mld.: miliarda
Mt: megatuna, milion tun
Mtoe: Million Tons of Oil Equivalent, milionů tun ropného ekvivalentu
OECD: Organisation for Economic Co-operation and Development, Organizace pro ekonomickou spolupráci a rozvoj
OPEC: Organization of the Petroleum Exporting Countries, Sdružení států vyvážejících ropu
SPE: Society of Petroleum Engineers, Společenství ropných inženýrů SSSR: Sovětský svaz
TWh: Terwatthodina
USA: United States of America, Spojené Státy Americké USD: americký dolar
USEPA: United States Environmental Protection Agency, Agentura ochrany životního prostředí Spojených států
ZJ: Zetajoule
Seznam grafů
Graf 1: Spotřeba energie v USA podle jednotlivých zdrojů 1635 - 2000 ... 6
Graf 2: podíl jednotlivých regionů na spotřebě energie v roce 1975 a 2004... 7
Graf 3: podíl jednotlivých zdrojů na celkové spotřebě energie v roce 1973 a 2004 ... 8
Graf 4: Celosvětová těžba černého uhlí 1971 – 2005, (Mt) ... 12
Graf 5: Prokázané zásoby ropy 1980-2005 ... 14
Graf 6: Těžba ropy 1973 – 2005 (Mt) ... 15
Graf 7: množství zpracovávané ropy 1973 a 2004 ... 18
Graf 8: Spotřeba, těžba, import a ceny ropy v USA 1949-2005 ... 20
Graf 9: Produkce zemního plynu podle regionů 1971-2005 ... 24
Graf 10: Výroba jaderné energie ve světě 1971 – 2004 ... 27
Graf 11: Obnovitelné zdroje energie ve světě, rok 2005... 28
Graf 12: Výroba vodní energie 1971 – 2004 (TWh) ... 39
Graf 13: Růst výroby větrné energie 1990 – 2005, Státy s největší výrobou větrné energie ... 30
Graf 14: Hubbertova křivka... 34
Graf 15: Vrchol těžby ropy. Scenária podle různých vědců... 35
Seznam tabulek
Tabulka 1.:Energie získaná spalováním ... 10Tabulka 2: Zpracovatelské kapacity rafinerií, 2005 ... 18
Tabulka 3: Energetické využití biomasy ... 31
Seznam map
Mapa 1: Spotřeba ropy na 1 obyvatele v roce 2006 (barelů za den) ... 16Mapa 2: Toky ropy ve světě, 2005 ... 22
Úvod
Vývoj lidstva jde nezadržitelně kupředu a s vývojem prudce vzrůstá spotřeba energie.
Dnes, kdy je světová spotřeba energie na historických maximech a má tendenci stále růst začíná svět pociťovat nedostatek určitých zdrojů energie, které byly dosud velmi dostupné a nyní je na nich ekonomicky závislá většina světa. V poslední době se rozpoutala diskuze o tom, jak využívat tyto energetické zdroje. Dalším problémem je nerovnoměrnost zdrojů energie i center její spotřeby. Tato nerovnoměrnost způsobuje značné napětí a často i válečné konflikty. Energie však nejsou jen tématem politickým a ekonomickým, ale dnes také tématem ekologickým.
Cílem této práce je analyzovat světovou spotřebu energie a význam jednotlivých energetických zdrojů. Těžištěm práce jsou informace o fosilních palivech, zvláště pak ropě, ale neopomínám také uvést alternativy k fosilním palivům, jadernou energii a obnovitelné zdroje. V této práci si kladu následující otázky: Do jaké míry je svět závislý na zdrojích energie? Jaké jsou tendence světové spotřeby energie? Jsou dnešní zdroje energie v budoucnosti nahraditelné?
Tato práce je rozdělená na 4 kapitoly. První část má za cíl uvést čtenáře do problematiky spotřeby energie ve světě. Ukazuje její historický vývoj i její současné rozložení ve světě. V první kapitole naleznete také spotřebu energie podle jednotlivých energetických zdrojů. Zdrojům energie se věnují další dvě části. V druhé kapitole se věnuji fosilním palivům, jejich spotřebě, těžbě a výhodám i nevýhodám daného paliva. Ve světě má nejvýznamnější postavení z fosilních paliv ropa, proto ji i v mé práci věnuji více místa.
Zabývám se mimo jiné jejím zpracováním, rezervami a zvláštní důraz kladu na toky ropy.
Ve třetí kapitole se věnuji alternativám k fosilním palivům. Těmito alternativami jsou jaderná energie a obnovitelné zdroje. Uvádím charakteristiky daných zdrojů energie, jejich výhody a nevýhody. V poslední kapitole jakoby uzavírám téma celé práce pohledem do budoucnosti. Jaká bude spotřeba energie v budoucnosti, jak se bude měnit energetický mix a jaké jsou vyhlídky jednotlivých světových regionů to jsou témata, jimž se v poslední kapitole věnuji.
Při psaní mé práce využívám mnoha zdrojů informací. Velikou většinu zdrojů jsem nalezl na síti internet. Zmínil bych tři nejdůležitější zdroje z kterých jsem čerpal. Prvním z nich je statistická ročenka BP, kde je možno nalézt velké množství tabulek týkajících se spotřeby a výroby energie z různých zdrojů. Výhodou této publikace je její obsáhlost a možnost vyhledat si informace téměř o každém státu světa od roku 1965 do roku 2005.
Nevýhodou je snad jen to, že do zdrojů energie tato jsou v této publikaci započítány jen obchodovatelné zdroje, proto se zde nesetkáme např. se spalováním biomasy v chudých částech světa, protože to není obchodovatelný zdroj energie. Dalším významným zdrojem je publikace IEA, Key world energy statistics. Informace z tohoto zdroje nejsou tak podrobné jako z BP, zato ale jsou velice přehledně uspořádány pomocí grafů. Velkou část grafů v mé práci tvoří grafy právě z této publikace. Dalším velice významným zdrojem pro mě byla Wikipedia, internetová encyklopedie. Většinou jsem využíval anglickou verzi wikipedie, protože tam bývá zpravidla více informací než ve verzi české.
1. Spotřeba energie ve světě
1.1 Historický vývoj spotřeby energie
Minulost lidstva můžeme rozdělit na 4 části, v kterých se spotřeba energie značně lišila.
Hlavním rysem celosvětové spotřeby energie v historii bylo, že po celou dobu více či méně rostla. Bylo to způsobeno jednak nárůstem počtu obyvatel a jednak nárůstem množství energie na jednoho člověka. Nutno podotknout, že se spotřeba energie v různých částech světa vyvíjela jinak rychle. Žádné oficiální rozdělení historického vývoje v používání energie neexistuje, proto předkládám vlastní členění, jak ho vidím na základě svých poznatků
První etapou z hlediska vývoje společnosti byla pravěká společnost. Lidé žili především ve skupinách, kde neexistovala žádná specializace. Produkce společnosti se omezovala na obstarání potravy a výrobu jednoduchých nástrojů a ošacení. Spotřeba energie byla velice nízká a v průběhu tohoto období se moc nemění. Jediným zdrojem energie bylo spalování dřeva. I přes to neustále vzrůstala spotřeba energie. Před milionem let spotřeboval průměrně jeden člověk 8000 KJ denně, po vynálezu ohně před 100 tis. lety to bylo již 20 000 KJ a po rozvoji zemědělství před 2500 lety dosáhla denní spotřeba 50 000 KJ.
Druhou etapu představuje období, kdy už docházelo k výrobní specializaci. V tomto období vznikají města a tím se společnost zásadně rozděluje a specializuje. Na venkově se většina obyvatel věnuje zemědělství, ve městě se lidé věnují řemeslné výrobě, obchodu a primitivním službám. Spotřeba energie stoupá s tím, jak stoupá produktivita společnosti.
Jako zdroj energie stále převládá dřevo a stále častěji se používá i dřevěné uhlí. Začíná se využívat také vodní a větrná energie (mlýny). V tomto období byla tedy spotřeba energie pokryta jen obnovitelnými zdroji energie. V roce 1400 dosáhla odhadovaná denní spotřeba průměrného člověka 110 tis. KJ.
Třetí období začíná průmyslovou revolucí. Práce, které dříve vykonával člověk svýma rukama, začínají provádět stroje. Nejvýznamnějším vynálezem této doby je parní stroj. Mění se podíl jednotlivých sektorů hospodářství: zaměstnanost v zemědělství klesá a zároveň roste podíl zaměstnaných v průmyslu. Tím se prudce zvyšuje produktivita práce a
tím roste i spotřeba energie. Zároveň významně roste životní úroveň lidí, tím roste i počet obyvatel, což dále spotřebu energie značně zvyšuje. Podíl dřeva, jako zdroje energie klesá a prudce roste spotřeba uhlí. Významným rysem tohoto období je nerovnoměrnost. Evropa a Severní Amerika zažívají rychlý růst, zatímco ostatní části světa se do této fáze ještě nedostaly. Svět se dělí na bohatý sever a chudý jih. Před průmyslovou revolucí byla denní spotřeba energie 300 tis. KJ, po ní, na počátku 20. století už 1 mil. KJ 1
Čtvrtá část lidského vývoje začíná zhruba počátkem 20. století vědecko-technickou revolucí. Začíná se využívat elektrická energie a spalovací motor. Produktivita práce nadále stoupá. Začíná industrializace rozvojových zemí. Počet obyvatel prudce roste z 1,7 miliardy obyvatel v roce 1900, na 6,4 mld. obyvatel v roce 2005 2 Spotřeba energie roste s počtem obyvatel a zároveň prudce roste i spotřeba energie na jedince
Graf 1: Spotřeba energie v USA podle jednotlivých zdrojů 1635 - 2000
Zdroj: http://www.eia.doe.gov/emeu/aer/eh/intro.html
1 Jeníček V., Foltýn J.: Globální problémy a světová ekonomika, Praha, C.H. Beck 2003, kap. 3.1
2 http://en.wikipedia.org/wiki/ World_population
1.2. Současná spotřeba energie
1.2.1. Geografické rozložení světové spotřeby energie
Spotřeba energie se značně liší podle jednotlivých regionů, viz graf 2. Z tohoto grafu vidíme, že přestože podíl spotřeby OECD v posledních třiceti letech výrazně klesl, stále zaujímá 50% celosvětové spotřeby. Ještě zajímavější jsou tato data ve srovnání s počtem obyvatel jednotlivých regionů. V zemích OECD žilo v roce 2004 1,16 mld. obyvatel 3, což představuje pouhou šestinu světové populace. Tato šestina populace však dokázala
spotřebovat celou polovinu veškeré energie na světě. Země s největší spotřebou energie, USA, spotřebuje 22 % energie. Největší nárůst ve spotřebě energie zaznamenáváme v posledních letech v Číně. Mezi roky 2000 a 2005 tam vzrostla spotřeba energie o 60 % a v roce 2005 už Čína spotřebovávala téměř 15 % světové energie. 4
Graf 2: podíl jednotlivých regionů na spotřebě energie v roce 1975 a 2004
zdroj: International Energy Agency: Annual Energy Review, 2006, str. 30, www.iea.com
Vidíme tedy že spotřeba energie je z geografického hlediska velice nerovnoměrná.
Znovu můžeme pozorovat propastný rozdíl mezi rozvinutým bohatým severem a chudým jihem. Vyplývají z toho dva problémy. První, současný problém, je, že místa spotřeby neodpovídají místům těžby energetických surovin. Vyspělé země se tedy stávají vysoce závislé na jiných, často nestabilních regionech. Tomuto problému se dále věnuji v kapitole 2.4, toky ropy.
3 http://stats.oecd.org/WBOS/Default.aspx?QueryName=254&QueryType=View
4 BP Statistical Review of World Energy, June 2006, Primary Energy - Consumption http://www.bp.com/productlanding.do?categoryId=6842&contentId=7021390
Druhý problém se týká budoucnosti. Nabízí se otázka: Budou se chtít dostat současné rozvojové země na úroveň zemí OECD? Je to vůbec možné? Kdyby se celý svět dostal na současnou úroveň států OECD a nezměnil při tom energetickou náročnost produktu, vzrostla by spotřeba proti dnešku o 300 %. To by znamenalo nutnost najít jiný zdroj energie než jsou fosilní paliva. Problematice budoucnosti se věnuji v kapitole 4.
1.2.2. Spotřeba podle jednotlivých zdrojů energie
Jak vidíme na grafu 3, nejvýznamnějšími zdroji energie jsou hlavně fosilní paliva, především ropa. Významnou roli hraje také zemní plyn a uhlí. Za posledních třicet let můžeme pozorovat zejména výrazný úbytek podílu uhlí. Ten je způsoben hlavně přechodem od těžkého průmyslu k lehčímu průmyslu, zejména pak ve vyspělých zemích.
Dále si můžeme všimnout poklesu relativního podílu ropy. Neznamená to však, že by současná spotřeba ropy nebo uhlí byla nižší než před třiceti lety, ale to, že podíl ostatních zdrojů rostl rychleji.
Graf 3: podíl jednotlivých zdrojů na celkové spotřebě energie v roce 1973 a 2004
zdroj: International Energy Agency: Annual Energy Review, 2006, str. 28
Výrazným trendem posledních několika desetiletí je nárůst podílu elektrické energie na celkové spotřebě. Spotřeba elektřiny vzrostla za posledních 31 let o 282 %, z 439 Mtoe v roce 1973 na 1239 Mtoe v roce 2004 5. Elektřina však v sobě skrývá další spotřebu fosilních paliv, zejména uhlí, což není z grafu 3 patrné. Významným zdrojem elektrické energie je také vodní a jaderná energie.
5 International Energy Agency: Annual Energy Review, 2006
V různých zemích světa však není podíl jednotlivých zdrojů energie na spotřebě stejný. V České republice pochází 46 % energie z uhlí, v Číně dokonce 70 %. Ve Francii 39 % spotřeby zajišťuje jaderná energie. V Rusku je 53 % energie ze zemního plynu.
Nejvyšší podíl vodní energie má Norsko, energie z vody tam zajišťuje celé dvě třetiny celkové spotřeby. Můžeme z toho usoudit, že největší roli při složení energetického mixu dané země hrají její lokální geografické podmínky a její vlastní zdroje energie. Jsou však země, které jsou na dovozu energií, nebo energetických surovin zcela závislé.6
5 BP Statistical Review of World Energy, Primary energy – Cons by fuel
2. Fosilní paliva
Po celou historii lidstva byly zdrojem energie téměř výhradně obnovitelné zdroje, zejména pak dřevo, dále pak také biomasa nebo třeba voda. Tato situace trvala až do 19.
století, kdy se nejvýznamnějším zdrojem energie stala fosilní paliva. Poptávka po palivech v Anglii byla tak velká, že to nejprve vedlo k odlesnění celé země a následně k masivnímu využívání uhlí. Jak se průmyslová revoluce rozšířila do dalších zemí, stalo se uhlí nejdůležitější energetickou surovinou. V polovině 20. století ho nahradila ropa. V současné době má stále větší význam i zemní plyn. V roce 2005 představoval podíl fosilních paliv 87,7% z celosvětové spotřeby energie 7
Tabulka 1.:Energie získaná spalováním Palivo MJ/kg
Vodík 141.9 Benzín 47
Nafta 45
Ethanol 29.8 Propan 49.9 Butan 49.2
Dřevo 15
Uhlí 15-27
Zemní plyn ~54
Zdroj: http://en.wikipedia.org/wiki/Heat_of_combustion
2.1 Uhlí
2.1.1 Charakteristika
Uhlí je nejběžnější fosilní palivo. Jeho důležitá, výhřevná součást je uhlík. Kvalita různých druhů uhlí se značně liší. Nejméně kvalitním druhem je lignit, který obsahuje jen zhruba 30 % uhlíku a jeho výhřevnost bývá nižší než 15 MJ/kg. O něco kvalitnější je hnědé uhlí, ještě kvalitnější je pak černé uhlí. Nejkvalitnějším druhem uhlí je antracit, který obsahuje zhruba 85 % uhlíku a jeho výhřevnost je až 27 MJ/kg, je tedy až dvakrát výhřevnější než lignit. 8
7 BP Statistical Review of World Energy, Primary energy – Cons by fuel
8 http://www.bydesign.com/fossilfuels/links/html/coal.html
Výhodami uhlí je jeho celkem rovnoměrné rozložení nalezišť po celém světě a velké množství světových zásob. Další podstatnou výhodou je fakt, že uhlí většinou nemusí být nijak nákladně upravováno před tím, než se použije (spálí).
Uhlí má ale také řadu nevýhod. Největší z nich jsou jeho emise škodlivých látek.
Zvláště nekvalitní druhy uhlí obsahují mnoho pevných příměsí, jako třeba síra, které po spálení značně zatěžují životní prostředí. Navíc spalováním uhlí vzniká velké množství popílku, které škodí hlavně lidem, kteří ho vdechují. Popílek způsobuje nemoci plic, alergie a astma. Další nevýhodou uhlí může být nákladná doprava, pro kterou musí být většinou využívána železnice.
2.1.2. Těžba a spotřeba uhlí
Vzhledem k rovnoměrnému rozložení nalezišť uhlí a nákladné dopravě bývá zpravidla většina uhlí spotřebována v oblasti těžby. Největším producentem a zároveň spotřebitelem uhlí je Čína, spotřebuje více než třetinu celosvětové produkce uhlí. Na druhém místě v těžbě i spotřebě uhlí je USA s 20 % celosvětové těžby i spotřeby 9
V průběhu druhé poloviny 20. století docházelo hlavně k útlumu poptávky po uhlí a tím i jeho těžby. V posledních letech ale znovu zažíváme prudký nárůst poptávky po uhlí.
Je způsoben velkým rozmachem čínského hospodářství, především průmyslu. Mezi roky 2000 a 2004 proto vzrostla celosvětová těžba uhlí o 23 %, v Číně vzrostla o plných 64 %
10. Tento vývoj můžeme vidět i na grafu 4.
9 BP Statistical Review of World Energy, Coal – production, Coal - Consumption,
10 http://www.eia.doe.gov/pub/international/iealf/table25.xls
Graf 4: Celosvětová těžba černého uhlí 1971 – 2005, (Mt)
zdroj: International Energy Agency: Annual Energy Review, 2006, str. 14
2.2 Ropa
2.2.1 Charakteristika
Ropa je dnes nejdůležitějším fosilním palivem. Je to kapalina tvořená směsí uhlovodíků. Vznikla rozkladem pravěkého organického materiálu. Zásoby ropy bývají zpravidla uloženy ve svrchní vrstvě zemské kůry v hloubce až 8 km. Zásoby ropy se zpravidla vyskytují i se zásobami zemního plynu. Různé druhy ropy se od sebe velice liší.
Starší ropa bývá většinou lehčí a tvoří ji více uhlovodíků a méně příměsí. Naopak mladší ropa bývá často těžká, s velkým obsahem asfaltu, síry, dusíku a jiných příměsí. Tyto rozdíly způsobují, že určitá rafinerie umí zpracovávat pouze ropu z jednoho naleziště (v ČR rafinerie v Pardubicích a Litvínově zpracovávají pouze ropu z Ruska, která obsahuje síru, a naopak rafinerie v Kralupech nad Vltavou zpracovává pouze ropu, která k nám teče z německého Ingolstadtu)
Výhodou ropy je její kapalné skupenství a tedy i možnost potrubní dopravy, která je velmi levná. Ropa se většinou přepravuje v surové podobě a upravuje se na finální produkty až blízko místa spotřeby. Další výhodou ropy je využití všech jejích částí:
Asfaltu, plynového oleje, petroleje i benzínu. Tyto produkty mají široké uplatnění jako paliva i jako chemické látky sloužící k další průmyslové výrobě.
Nevýhodou ropy je její nákladná a neefektivní těžba. Člověk je schopen vytěžit v průměru jen 35 % ropy (lehké ropy lze vytěžit více, těžké méně) v nalezišti, další těžba by pak už byla neekonomická. Další nevýhodou ropy je nerovnoměrné rozložení světových zásob, 61,8 % prokázaných rezerv ropy se nachází v nalezištích na Blízkém východě 11. To způsobuje velkou závislost zemí které nemají dostatek vlastních nalezišť na zemích bohatých na ropu.
2.2.2. Ropné rezervy
Ropné rezervy jsou více či méně pravděpodobné zásoby ropy, které je člověk schopen získat pomocí současných ekonomických a technických prostředků. Podle SPE12 rozlišujeme tři kategorie rezerv: prokázané, pravděpodobné a možné rezervy. Tyto
11 BP Statistical Review of World Energy, June 2006
12 Society of Petroleum Engineers
kategorie se navzájem liší v tom, s jakou určitostí tyto rezervy odpovídají skutečnosti.
Prokázané rezervy je možné získat s 90% pravděpodobností. Pravděpodobné rezervy je možné získat s 50% a možné rezervy jen s 10% pravděpodobností.
V roce 2005 činily prokázané celosvětové ropné rezervy 1200 miliard barelů. 22 % z tohoto množství ropy se nacházelo v Saúdské Arábii (264 mld. Barelů), 11,5 % v Iránu a 9,6 % v Iráku. Vidíme, že většina zásob ropy je přítomna v oblasti Perského zálivu. Podle BP jsou do těchto zásob zahrnuty jednak konvenční zdroje ropy (naleziště ropy v tekutém stavu) a také roponosné písky a břidlice, ale jen ty, které se již dnes využívají. Kdybychom počítali všechny nekonvenční zdroje ropy, dostala by se na druhé místo Kanada
s rezervami 180 bilionů barelů, především díky roponosným pískům v provincii Alberta.
Na třetím místě by se pak umístila Venezuela, která má ohromné zásoby dehtových písků v deltě řeky Orinoco 13.
Graf 5: Prokázané zásoby ropy 1980-2005
- 200,0 400,0 600,0 800,0 1 000,0 1 200,0 1 400,0
1980 1982
1984 1986
1988 1990
1992 1994
1996 1998
2000 2002
2004
Asia Pacific Africa Middle East Europe & Eurasia S. & Cent. America North America
zdroj: BP Statistical Review of World Energy, June 2006
Jak můžeme vidět na grafu 5, množství prokázaných ropných rezerv stále narůstá.
Znamená to, že se ročně objeví více ropy, než se jí podaří vytěžit. Pokud tato situace bude trvat i nadále, nemusíme se bát, že by byly zásoby ropy vyčerpány. Podle většiny
předpovědí by ale dříve či později mělo dojít ke zlomu, kdy objem vytěžené ropy bude větší než objem nově objevené.
13 http://en.wikipedia.org/wiki/Oil_reserves
2.2.3. Těžba ropy
Na grafu 6 vidíme, že těžba ropy vzrostla mezi roky 1973 a 2005 o 37 %. Největší podíl absolutní podíl na těžbě si stále udržuje Blízký východ, ale jeho relativní podíl klesl z 37 na 31 % světové těžby. Nejvyšší nárůst produkce můžeme pozorovat v asijských, afrických a jihoamerických zemích, kde se v průběhu posledních 30 let objevila veliká ropná naleziště. Rovněž můžeme pozorovat, že většina ropy se těží v rozvojových zemích, zatímco v zemích OECD je to jen necelých 24 %. Podíl zemí OECD se nezměnil jen díky tomu, že byly v 70. letech objeveny nové zdroje ropy v Severním moři. V ostatních částech vyspělého světa však ropy stále ubývalo. V poslední době ale i v šelfu Severního moře dochází k poklesu těžby a tím k větší závislosti vyspělých zemí na ropě z rozvojového světa.
Graf 6: Těžba ropy 1973 – 2005 (Mt)
zdroj: International Energy Agency: Annual Energy Review, 2006, str. 10
2.2.4. Spotřeba ropy
Spotřeba ropy je přímo úměrná rozvinutosti dané země. Výjimku tvoří země které mají ohromná naleziště ropy, jako třeba Saúdská Arábie, kde je rovněž vysoká spotřeba ropy na obyvatele. Na grafu 7 můžeme vidět, že nejvyšší spotřebu ropy na obyvatele má USA, Kanada a S. Arábie. Vysokou spotřebu má také celá západní Evropa, Japonsko, Austrálie a Nový Zéland. Spotřeba ropy na obyvatele u zbytku světa je velice malá v porovnání s těmito vyspělými zeměmi.
Problémem dneška je stále rostoucí spotřeba ropy ve všech částech světa, především pak v rychle se rozvíjejících velkých ekonomikách, jako je Čína a Indie. V obou těchto zemích roste spotřeba ropy v posledních deseti letech závratným tempem. V Číně stoupla spotřeba ropy od roku 1995 do roku 2005 z 3,4 mil. barelů denně na 7 mil. barelů denně. V Indii to byl růst z 1,6 na 2,5 mil. barelů denně.14. Tento vývoj zásadně mění dřívější rozložení spotřeby ropy na světě a nezadržitelně vede ke střetu poptávky po ropě, kterou dnes využívají vyspělé západní země. Především čínské ropné společnosti dnes mohutně investují do nalezišť ropy v Africe a v oblasti perského zálivu. Stranou jejich zájmu není ani ruská ropa
Mapa 1: Spotřeba ropy na 1 obyvatele v roce 2006 (barelů za den)
zdroj: http://en.wikipedia.org/wiki/Image:OilConsumptionpercapita.png
2.2.5. Zpracování ropy
Ropa jako se jako přírodní neupravená surovina prakticky nedá použít. Musí se dále zpracovávat na jednotlivé použitelné produkty, jako benzín, kerosen, petrolej, asfalt, parafín, atd. K tomuto zpracovávání dochází v rafinériích. Nejčastěji se rafinerie nacházejí poblíž míst spotřeby finálních produktů, protože transport surové ropy je levnější a jednodušší než transport celé škály ropných produktů. Nejvíce rafinerií je tedy ve vyspělých zemích.
V poslední době se objevuje riziko v podobě nedostačující zpracovatelské kapacity ve vyspělých zemích. Nejlépe je to vidět na příkladu USA. V roce 1980 byla kapacita rafinerií
14 BP Statistical Review of World Energy, Oil – Consumption
>0.7 0.7-0.5 0.5-0.35 0.35-0.25 0.25-0.2 0.2-0.15 0.15-0.1 0.1-0.05 0.05-0.015 <0.015
v USA 18,6 mil. barelů denně a množství zpracovávané ropy bylo 14 mil. barelů denně.
V roce 2005 byla kapacita jen 17,3 mil. barelů denně, zatímco zpracovávané množství vzrostlo na 15,2 mil. barelů za den.15
Vidíme tedy, že rezervy rafinerií v USA značně klesly. Proč ale USA nezvyšuje kapacitu svých rafinerií? Je to z důvodu zpřísnění ekologických zákonů, které nedovolují, nebo značně omezují výstavbu nových rafinerií. Problém vznikne, když se musí nějaká rafinerie uzavřít. Zbylé rafinerie pak nemají dostatečnou kapacitu, aby tento výpadek nahradily a v důsledku toho roste cena ropných produktů. V roce 2005 jsme byli svědky prudkého růstu cen pohonných hmot v USA právě z důvodu několika odstavených rafinerií.
Tuto nucenou odstávku způsobil hurikán Katrina. Ceny benzínu se vyšplhaly z 1,9 USD/galon na 3,2 USD/galon. Tento růst cen ovlivnil do určité míry také ceny v Evropě. Řešením problému okolo nedostatečné kapacity je stavba rafinerií v místě těžby ropy, tedy většinou v rozvojových zemích, kde ekologická politika není tak silná. Dnes je to OPEC, kdo staví nové rafinerie. Největší z nich mají vzniknout v Kuvajtu a Saudské Arábii, další pak také v Indonésii a Nigérii. Saúdská ropná společnost Saudi-Aramco investuje také do zpracování ropy v Číně. Navíc dochází k mohutnému rozšiřování stávajících rafinerií v mnoha zemích OPEC 16.
V Evropě je situace okolo zpracovatelských kapacit podobná. Nedostatečná kapacita rafinerií se projevila koncem roku 2006 i v ČR. Situace, kdy tradičně bývá levnější motorová nafta než benzín se prosinci 2006 změnila po odstávce tří velkých středoevropských rafinerií.
Po nějakou dobu koncem roku 2006 a na počátku roku 2007 se obě paliva prodávaly v Česku za zhruba stejné ceny.
15 BP Statistical Review of World Energy, Oil – Rafinery Capacities
16 http://news.bbc.co.uk/2/hi/business/4296812.stm
Graf 7: množství zpracovávané ropy 1973 a 2004, Tabulka 2: Zpracovatelské kapacity rafinerií, 2005
zdroj: International Energy Agency: Annual Energy Review, 2006, str. 22
2.3. Toky ropy
Místa těžby ropy jsou často od míst spotřeby ropy značně vzdálená, proto je třeba ropu na tyto vzdálenosti dopravovat. Nejčastějšími způsoby dopravy je potrubní doprava v ropovodech a námořní doprava tankery. Obě možnosti jsou relativně levné a dokáží přepravit velká množství suroviny.
Při dopravě ropy nehraje roli rychlost, ale ekonomičnost této dopravy, proto bývají moderní tankery co největší. S dopravou ropy velkými tankery je spojena také nutnost stavby velkých přístavů, kam tyto tankery můžou zajíždět. Lodní doprava také musí dnes splňovat mnoho ekologických a bezpečnostních norem, aby se zabránilo případné havárii a ekologické katastrofě (po havárii tankeru Exxon Valdez v roce 1989 se smějí vyrábět jen dvouplášťové tankery, které mají do roku 2015 nahradit všechny staré jednoplášťové 17. Přes všechna tato opatření činí dopravní náklady stále jen malou část ceny ropy. V roce 1992 byla průměrná cena za přepravu jednoho barelu 1,30 USD, v té době to bylo asi 5 -10 % z ceny ropy. S tím jak v posledních letech ceny ropy výrazně vzrostly, snížila se výrazně tato složka ceny a dnes činí jen asi 2 – 5 %.
První tanker se na světě objevil v roce 1878 v kaspickém moři. Dnes se tankery přepraví cca. 2,5 miliard tun ropy ročně, což činí 62 % veškeré vytěžené ropy. Zbývajících 38 % míří ke spotřebiteli z velké většiny ropovodem. Jen velmi malá část je dopravována vlaky nebo automobily. Světová flotila tankerů čítá kolem 3500 lodí s celkovou kapacitou okolo 280 miliony tun (data z roku 2002). Zhruba polovina všech tankerů míří ze Středního východu do Evropy, Japonska nebo USA. Tankery mířící do Japonska používají většinou Malacký průliv mezi Malajským poloostrovem a Sumatrou. Menší tankery mířící do Evropy používají Suezský průplav. Větší tankery do Evropy a do USA obeplouvají Afriku kolem mysu Dobré naděje. Další důležitá námořní cesta je také ze zemí Latinské Ameriky, konkrétně z Mexika a Venezuely do USA. Na této poněkud kratší cestě se využívají většinou menší tankery. Značné množství ropy se přepravuje také z Guinejského zálivu a to jak do USA tak do Evropy. 18.
Doprava ropy ropovodem je levnější než lodní, ale má mnohá omezení. Je velmi nákladné stavět ropovod pod hladinou moře a proto většina ropovodů vede pouze po povrchu
17 http://en.wikipedia.org/wiki/Double-hulled_tanker
18 http://people.hofstra.edu/geotrans/eng/ch5en/appl5en/ch5a1en.html
země. V chladných oblastech dochází často k usazování pevných částí ropy (parafíny) po stěnách ropovodu a proto se musí ropovod čas od času čistit 19. V politicky neklidných částech světa jsou možnosti použití ropovodu značně omezené, protože často dochází k sabotážím nebo teroristickým útokům na ropovod. To zabraňuje většímu využití potrubní dopravy ze zemí Perského zálivu do Evropy a je také jednou z hrozeb pro nový ropovod z ázerbajdžánského Baku do tureckého Ceyhanu. Nejvýznamnější ropovody světa dnes vedou z Ruska do Evropy a z Aljašky a Kanady do USA.
2.3.1. Toky ropy podle regionů spotřeby
Největším spotřebitelem ropy na světě jsou Spojené státy Americké s 25 % světové spotřeby ropy. Na grafu 9 můžeme vidět, že zatímco americká spotřeba značně roste, těžba v USA stále klesá. Důsledkem toho je stále větší import ropy do USA. V době ropných šoků na začátku 70 let činil podíl domácích zdrojů 69 % spotřeby ropy. V té době však americké ropné zdroje dosáhly vrcholu a podíl domácí produkce na spotřebě začal klesat. V roce 2005 pokrývala domácí produkce už jen cca. 25 % americké spotřeby. Zbytek bylo nutné dovézt.
Graf 8: Spotřeba, těžba, import a ceny ropy v USA 1949-2005
zdroj: http://people.hofstra.edu/geotrans/eng/ch5en/appl5en/ch5a1en.html
19 http://en.wikipedia.org/wiki/Pipeline_transport
Odkud tedy proudí ropa do USA? Nejvíce ropy, 33 % jde do USA z Latinské Ameriky, 17 % ze Středního východu, 16 % jde z Kanady a 14 % ze západní Afriky. Významné množství ropy míří do USA také ze Severního moře nebo severní Afriky.
Dalším významným centrem spotřeby ropy je Evropa, která spotřebuje zhruba 20 % světové produkce ropy. Do těchto čísel záměrně nezapočítávám Rusko, aby byl patrný tok ropy z Ruska do Evropy. I Evropské centrum světové ekonomiky zaznamenává v posledních letech pokles těžby ropy. Ropa z evropských nalezišť, především ze Severního moře, tvořila v roce 2005 jen necelých 30 % evropské spotřeby. Zbývající část pokrývá dovoz.
Největší podíl na dovozu ropy do Evropy, necelých 44 % mají státy bývalého
Sovětského svazu v čele s Ruskem. Ze států Středního východu k nám míří zhruba 24 % a ze států severní Afriky necelých 15 % dovozu ropy. Ostatní dovozci nejsou až tak významní.
Dalším ekonomickým centrem, které spotřebovává velké množství ropy a které
v současnosti prožívá velký boom je Asijsko-pacifické centrum. Tato poměrně rozsáhlá oblast spotřebuje celkem 29 % světové produkce ropy, vyprodukuje však jen necelých 10 %, musí tedy značné množství ropy dovážet. Specifikem tohoto regionu je strmý růst spotřeby ropy a to zejména v Číně. Spotřeba ropy v posledních 20 letech vzrostla v Číně na čtyřnásobek, zatímco celý Asijsko-pacifický region zaznamenal 120% nárůst, přičemž celosvětová spotřeba ropy vzrostla jen o 40 %.Velká většina Asijského dovozu ropy pochází ze zemí Středního východu, 72 %. Necelých 8 % dovozu pochází ze západní Afriky a 3 % ze zemí bývalého Sovětského svazu. 20
Když porovnáme všechna tři ekonomická centra, vidíme, že největší riziko v podobě výpadků dodávek ropy hrozí asijskému centru, protože je vysoce závislé na dovozu ropy ze Středního východu. To je velice nebezpečné, uvědomíme-li si, že oblast Perského zálivu patří k nejméně stabilním regionům na světě. Případný výpadek dodávek ropy z této oblasti by pravděpodobně jiné země těžící ropu nemohly nahradit a došlo by nejen ke krizi asijského regionu, ale k celosvětové krizi.
20 BP Statistical Review of World Energy, June 2006, Oil: Inter-area movements 2005
Evropa už je na tom co se týče dovozu ropy lépe, ale také je zde poměrně velké riziko výpadku dodávek ropy z Ruska. K výpadkům v dodávce ruské ropy už došlo na začátku roku 2007 kvůli Rusko-Běloruským sporům. I když k takovéto kritické situaci dojde, má Evropa možnost importovat ropu z jiných regionů.
Nejlépe diversifikovanou strukturu importérů mají Spojené státy, které čerpají
rovnoměrně ropu z celého světa a proto jsou přímo nejméně ohrožené případným výpadkem dodávek ropy od některého z partnerů.
Mapa 2: Toky ropy ve světě, 2005
zdroj: http://people.hofstra.edu/geotrans/eng/ch5en/appl5en/ch5a1en.html
2.4. Zemní Plyn
2.4.1. Charakteristika
Zemní plyn je nejčistší fosilní palivo. Je to přírodní směs plynných uhlovodíků s převažujícím podílem metanu. Obsahuje také některé neuhlovodíkové, především inertní, plyny. Zemní plyn se často vyskytuje buď s ropou nebo s uhlím, proto se vědci domnívají, že vznikl rozkladem organického materiálu, při stejném procesu jako vznikala ropa a uhlí.
Existuje také teorie, že je zemní plyn anorganického původu. Zemní plyn se dá také uměle připravit zplynováním uhlí, tento postup je však zatím dražší než těžba přírodního plynu
Rozlišujeme několik druhů zemního plynu, podle množství různých příměsí. Suchý zemní plyn obsahuje vysoké procento metanu a jen nepatrné množství jiných příměsí, vyskytuje se většinou v ložiscích s uhlím. Vlhký zemní plyn obsahuje množství vyšších uhlovodíků a vyznačuje se vyšší výhřevností než plyn suchý. Vlhký plyn bývá většinou těžen společně s ropou. Dále existuje také kyselý zemní plyn, který obsahuje sulfan. Čím více příměsí plyn má, tím nákladněji se pak musí upravovat 21
Výhodou zemního plynu je vysoká výhřevnost, která činí 40 MJ/m3 a více. Jeho spalování navíc pouze minimálně ovlivňuje životní prostředí. Při spalování se uvolňuje jen oxid uhličitý a vodní pára a proto se stále více používá jako ekologické palivo pro dopravní prostředky, především dnes pro městskou dopravu. Další výhodou je celkem levná potrubní doprava v plynovodech.
Největší nevýhodou zemního plynu je jeho plynné skupenství a tedy nutnost naprostého utěsnění při manipulaci s plynem. Nevýhodou je také jeho drahá přeprava přes oceán, kdy nelze použít plynovod. Plyn se musí stlačit a zkapalnět, aby mohl být převážen v tankeru, tento proces zkapalnění je finančně značně náročný. Další nevýhodou zemního plynu je jeho extrémní hořlavost a výbušnost. Kvůli tomu musí být při manipulaci s plynem dodržována velice přísná bezpečnostní opatření.
21 http://www.zemniplyn.cz/plyn
2.4.2. Těžba a spotřeba zemního plynu
V minulosti byl zemní plyn považován za odpadní plyn unikající při těžbě ropy a proto byl na místě spalován. Tato praxe je dnes už ve většině států zakázaná. Od sedmdesátých let prudce stoupá využívání zemního plynu a dnes tvoří významnou složku světové energetické bilance 22.
Nejvýznamnější světová naleziště jsou plynová pole South Pars v Íránu a Urengoy v Rusku. Významné naleziště je také v Kataru, kde se nachází přes 14 % světových
prokázaných rezerv zemního plynu. Největšími producenty zemního plynu jsou Rusko s 21 % světové produkce a USA s 19 % světové produkce. Írán a Katar, které mají jedny z největších prokázaných rezerv zemního plynu na světě, produkují jen 3 %, resp. 1,5 %. Naopak USA jako velký producent plynu má jen 3 % světových rezerv. Můžeme se tedy domnívat, že zatímco USA zřejmě brzy zaznamená nedostatek vlastních zdrojů zemního plynu, státy středního východu budou moci v těžbě expandovat.
Největšími spotřebiteli zemního plynu jsou USA s 23 %, EU 25 se 17 % a Rusko se 14,7 % světové spotřeby. Prudký nárůst spotřeby v posledních letech zaznamenává Čína, kde v posledních deseti letech vzrostla spotřeba téměř třikrát. V absolutních hodnotách však Čína spotřebovává zemního plynu relativně málo. 23
Graf 9: Produkce zemního plynu podle regionů 1971-2005
zdroj: International Energy Agency: Annual Energy Review, 2006, str. 12
22 http://en.wikipedia.org/wiki/Natural_gas
23 BP Statistical Review of World Energy, Gas Production, Gas Consumption
3. Další zdroje energie
3.1. Jaderná energie
3.1.1. Charakteristika
Jaderná energie vzniká štěpením nestabilních atomů (nejčastěji uran-235) které uvolňují ohromné množství energie a způsobují řetězovou reakci. V prostředí jaderné elektrárny se daří tuto reakci ovládnout. V jaderném reaktoru probíhá reakce, která ohřívá vodu a pohání parní turbínu podobně jako v uhelné elektrárně.
Výhodou jaderné energie je malá spotřeba paliva a tedy i relativně levný provoz. Cena uranu tvoří jen velice malou část nákladů na výrobu elektřiny v jaderných elektrárnách, proto není cena této energie tolik závislá na ceně základní suroviny. Při zdvojnásobení ceny uranu vzrostou náklady na výrobu elektrické energie v jaderné elektrárně pouze o 5%. Pro porovnání, při zdvojnásobení ceny zemního plynu vzrostou náklady na výrobu elektřiny vznikající spalováním plynu o 60 %. Další výhodou jaderné energie je velká dostupnost uranové rudy na světě. Odhaduje se, že zásoby uranu by při využití současných technologií a při zachování současné spotřeby vydržely několik set let. Při využití nových technologií (recyklace vyhořelého paliva, „fast breeder“ reaktory), které jsou již v testovacím provozu se jeví zásoby surovin pro výrobu jaderného paliva jako prakticky neomezené. Další podstatnou výhodou jaderné energie je absence emisí jakýchkoliv odpadních plynů a tím i čistota celého provozu a malá zátěž životního prostředí.
Jaderná energie má ale také řadu nevýhod, které způsobují v současné době pomalejší rozvoj tohoto zdroje energie. Největší nevýhodou je strach lidí z jaderné energie. Tento strach je způsoben haváriemi jaderných elektráren v Three Mile Island (USA, 1979) a v Černobylu (SSSR, 1986) kde uniklo množství radioaktivity do okolí a ohrozilo životy mnoha lidí. Na druhou stranu si tyto havárie vyžádaly mnohá bezpečnostní opatření na stávajících elektrárnách a učinily tak jadernou energii bezpečnější. Dalším argumentem proti jaderným elektrárnám jsou rizika spojená s vyhořelým jaderným palivem. Jaderné palivo představuje ohromnou zátěž pro životní prostředí a musí se tedy nákladně skladovat. Teprve po 40 letech má ztrácí vyhořelé palivo 99,9 % své původní radioaktivity, stále je však velice nebezpečné.
Podle standardů USEPA 24 nepřestavuje vyhořelé palivo žádnou hrozbu až po 10 000 letech!
Recyklováním jaderného paliva se tento problém částečně vyřeší, ale i tak se musí čekat 300 let, než bude vyhořelé palivo absolutně bezpečné. Další nevýhodou jaderné energie je možnost jejího zneužití k výrobě jaderných zbraní. Z tohoto jsou dnes podezírány země jako Írán a Severní Korea. 25 Jednou z dalších nevýhod jsou také vysoké náklady na stavbu nové jaderné elektrárny.
3.1.2 Výroba jaderné energie
Jaderná energie se v průběhu druhé poloviny 20. století stala velice významným zdrojem energie ve světě. Po počátečním rychlém nárůstu podílu této energie se v 80. letech toto tempo značně zpomalilo. Důvodem k tomu byly snahy některých, zejména evropských, států ustoupit od jaderné energie. V posledních letech je však patrný další nárůst výroby elektřiny v jaderných elektrárnách, jak už v zemích OECD tak i v jiných zemích světa, nově zejména v Číně.
Dnes činí podíl jaderné energie 7 % z celkové světové výroby energie. Téměř 16 % elektrické energie se na světě vyrobí v jaderných elektrárnách. Velká většina, téměř 85 % jaderné energie se vyrobí v zemích OECD. Největším výrobcem jaderné energie je USA, kde činí podíl jaderné energie na výrobě elektřiny 20 %. Dalším velkým producentem jaderné energie je Francie, kde energie z jádra představuje téměř 80 % celkové výroby elektrické energie. V celé Evropské Unii se v jaderných elektrárnách vyrábí asi 30 % veškeré elektrické energie 26
24 United States Environmental Protection Agency
25 http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_power
26 http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_power
Graf 10: Výroba jaderné energie ve světě 1971 – 2004
zdroj: International Energy Agency: Annual Energy Review, 2006, str. 16
3.2. Obnovitelné zdroje
3.2.1. Charakteristika
Obnovitelné zdroje energie jsou ty zdroje, které nemůžou být vyčerpány a dají se tedy stále využívat. Mezi obnovitelné zdroje energie řadíme vodní, větrnou, sluneční a geotermální energii a také energii vznikající spalováním biomasy a biopaliv.
Graf 11: Obnovitelné zdroje energie ve světě, rok 2005
zdroj: http://en.wikipedia.org/wiki/Renewable_energy
3.2.2. Vodní energie
Nejvyužívanějším zdrojem obnovitelné energie na světě je vodní energie, slouží hlavně k výrobě elektřiny. Nejčastěji se vodní energie získává přehrazením vodního toku a proháněním vody přes turbínu. Dnes ale existují i jiné možnosti získávání vodní energie, jako přílivové elektrárny nebo elektrárny využívající energii z mořského příboje. Zvláštním typem vodní elektrárny je také přečerpávací elektrárna, která slouží ke konzervaci elektrické energie.
Vodní energie se využívá především v hornatých státech s vhodnými vodními toky.
Země s největším využitím vodní energie je Norsko, kde 68 % celkové spotřeby energie,
pokrývá vodní energie. Velký podíl vodní energie je také v jiných hornatých zemích věta, jako třeba v latinské Americe nebo v alpských zemích 27.
Přestože je výroba elektrické energie z vody velice čistá, jsou s ní spojena značná ekologická rizika. Největším z nich je nutnost zatopení říčního údolí, čímž se často změní celý ekosystém v okolí této vodní plochy. Často je také nutné vystěhovat velké množství lidí z této oblasti. Dalším rizikem je přerušení samotného vodního toku a tím znemožnění migrace ryb.
Graf 12: Výroba vodní energie 1971 – 2004 (TWh)
zdroj: International Energy Agency: Annual Energy Review, 2006, str. 16
3.2.3. Větrná energie
Energie větru je využívána většinou k výrobě elektrické energie. I když je její podíl na výrobě elektrické energie zatím velice malý, zažívá v poslední době především v Evropské Unii veliký rozmach. Státy s největší produkcí větrné energie jsou Německo, Španělsko a USA.
27 BP Statistical Review of World Energy, Hydro Consumption - tonnes
Graf 13: Růst výroby větrné energie 1990 – 2005, Státy s největší výrobou větrné energie
zdroj: REN21, Global Status Report, 2006, www.ren21.net
Výhodou větrné energie je její ekologický provoz. Nevýhod je ale značné množství.
Jednou z nich je vysoká pořizovací cena elektráren a jejich drahý provoz v poměru k výkonu.
Další nevýhodou je vliv počasí na provoz elektrárny. Je nutný vítr, který ale nesmí být příliš silný nebo proměnlivý, proto je výstavba větrných elektráren vhodná jen v některých
lokalitách. Další velice diskutovanou nevýhodou větrných elektráren je jejich náročnost na prostor a jejich vliv na ráz krajiny.
3.2.4. Biomasa a biopaliva
Pojmem biomasa označujeme veškerou organickou hmotu živočišného nebo rostlinného původu, kromě té která prošla geologickými přeměnami (fosilní paliva). Tato hmota bývá velice často využívána pro energetické účely. Je to nejstarší zdroj energie a v některých částech světa je to stále i zdroj nejčastější. Zejména v zaostalých oblastech světa je spalování dřeva nebo např. zvířecího trusu často jediným zdrojem energie. Z biomasy můžeme získat energii buď přímým spalováním, nebo spalováním dalších biopaliv, která se z biomasy vyrábějí. Další možností je získávat teplo biologickým rozkladem biomasy.
V poslední době se můžeme i ve vyspělých zemích stále častěji setkat s biopalivy.
Biopaliva jsou paliva z biomasy (viz tabulka 3). Pokrývají 15 % celosvětové spotřeby energie.
Vysokého podílu dosahují tradičně v rozvojovém světě, ale dnes také třeba ve Finsku, kde z biopaliv pochází 19 % energie, a ve Švédsku, kde je podíl 17 %.28 Zajímavým příkladem
28 http://cs.wikipedia.org/wiki/Biomasa
využití biopaliv je přidávání bioethanolu do automobilového benzínu v Brazílii, kde benzín obsahuje 26 % ethanolu. V USA se do benzínu přidává 10 % bioethanolu.
Tabulka 3: Energetické využití biomasy
Skupina Technologie Produkty Výstupy
Spalování Teplo, elektřina
Zplyňování Chemické přeměny
Rychlá pyrolýza
Olej, plyn, dehet, metan, čpavek, metanol
Elektřina, teplo, pohon vozidel Zkapalňování Olej
Chemické přeměny ve
vodním prostředí Esterifikace Metylester řepkového
oleje (MEŘO)-bionafta Pohon vozidel Anaerobní
digesce Bioplyn, metan Elektřina, teplo, pohon vozidel Alkoholové
kvašení Etanol Pohon vozidel
Biologické procesy
Kompostování Teplo (z chlazení
kompostu)
Zdroj: http://cs.wikipedia.org/wiki/Biomasa
Výhodou biopaliv jsou nižší hodnoty emisí odpadních plynů, porovnáme-li je s fosilními palivy. Další výhodou je zejména snižování závislosti na ropě, velice úspěšná je v tomto ohledu již výše zmíněná Brazílie. Nevýhodou využití biopaliv je malá plošná výtěžnost při vysoké pracovní náročnosti. Další nevýhodou je ničení lesů v rozvojových zemích za účelem těžby palivového dříví. Jednou z nevýhod je také vznik skleníkových plynů při spalování biopaliv. Poslední dvě nevýhody lze eliminovat, když se cíleně pěstují energetické byliny. Pěstováním těchto bylin se využívá stále stejná plocha a není potřeba kácet další část lesa. Navíc tyto byliny během svého růstu spotřebují přesně tolik oxidu uhličitého, jako se uvolní při jejich spalování, konečná produkce skleníkových plynů se tedy rovná nule.
3.2.5. Další obnovitelné zdroje
Mezi další obnovitelné zdroje patří geotermální energie. Je to absolutně čistý a levný zdroj energie. Využívá se hlavně k vytápění, ale existují také geotermální elektrárny.
Nevýhodou geotermální energie je, že lze ve větší míře využívat jen v oblastech s horkými prameny a vulkanickou aktivitou. Tam ji lze také využívat k produkci elektřiny. V ostatních
oblastech ji lze využívat jen pomocí tepelných čerpadel k vytápění nebo k ohřevu vody. Dnes se odhaduje produkce geotermální energie na 110 GW. Vědci z MIT29 odhadují celosvětové zdroje geotermální energie na 13 000 ZJ (13 000* 1021J) z čehož 200 ZJ je využitelných za pomoci současných technologií. Je to takové množství energie, které by bylo schopné zásobovat celé lidstvo stovky let. 30
Dalším obnovitelným zdrojem energie je solární energie. Nejvíce se solární energie používá k ohřevu vody a k vytápění. Dále se také používají fotovoltaické články k výrobě elektrické energie. Výhodou solární energie je její čistota a relativně nízké variabilní náklady po uvedení do provozu. Nevýhodou je malá účinnost, fotovoltaický článek využije jen 15 % energie. Další nevýhodou je nerovnoměrnost slunečního svitu na planetě a tedy vhodnost jen některých lokalit. Dalším problémem je výpadek této energie v noci, energie proto musí být skladována (baterie, zásobníky vody). Největší překážkou masovému rozšíření solární energie je stále cena solárních panelů. Proto se dnes solární energie využívá hlavně v odlehlých oblastech světa, nebo tam, kde nelze jinou energii získat (ve vesmíru, na lodích). Další využití můžeme spatřit také v málo energeticky náročných přístrojích (kalkulačky, displeje, proměnlivé dopravní značky). 31
29 Massachusetts Institute of Technology
30 http://en.wikipedia.org/wiki/Geothermal_power
31 http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_power
4. Tendence budoucího vývoje
Světová spotřeba energie roste stále větším tempem. Současné zdroje přestávají ohromné poptávce stačit. Zásoby ropy zvláště ve vyspělých zemích docházejí. Jaké jsou vyhlídky na energetickou budoucnost světa?
4.1. Změny ve spotřebě energie
V současné době můžeme svět rozdělit na bohaté rozvinuté země a chudé rozvojové země. V bohatých zemích (OECD) žije 1,17 mld. lidí, což je zhruba jedna šestina světové populace. Tato šestina světa vytvoří téměř 60 % světového HDP a spotřebuje 50 % světové energie32. Za posledních třicet let zaznamenalo OECD 35% nárůst spotřeby energie, ale jeho podíl na spotřebě energie klesl z 61,7 % v roce 1973 na 50 % v roce 2004 33.
V chudší části světa žije zhruba 5 mld. lidí, vytvoří pouze 40 % světového HDP a spotřebují 50 % světové energie. Je to propastný rozdíl v porovnání s rozvinutými zeměmi.
Spotřeba energie v rozvojových zemích ale značně stoupá. Za posledních třicet let spotřeba energie v zemích mimo OECD vzrostla na více než dvojnásobek (z 1764 Mtoe v roce 1973 na 3822 Mtoe v roce 2004). Stále je však podíl rozvojových zemí na HDP a tím i na spotřebě energie velice nízký. Kdyby se celý svět dostal na stejnou ekonomickou úroveň jakou mají dnes státy OECD, vzrostla by celosvětová spotřeba energie na 23000 Mtoe, což je trojnásobek současného stavu. Tento růst není reálný, ale ukazuje, že rozvojové země mají ohromný potenciál růstu se kterým v budoucnosti musíme počítat.
Největší ekonomický růst prožívá oblast východní Asie, v poslední době hlavně Čína.
Čínská ekonomika je dnes čtvrtá nejsilnější ekonomika světa (podle HDP) za USA, Evropskou unií a Japonskem. Podle parity kupní síly, by však byla na třetím místě před Japonskem.34 V posledních letech se růst čínského HDP pohybuje okolo 10 % za rok, což je ohromný nárůst, uvědomíme-li si, že počet obyvatel v Číně je zhruba stejný, jako počet obyvatel v zemích OECD. Vysoký nárůst HDP s sebou nese také nárůst spotřeby energie.
32 www.oecd.org
33International Energy Agency: Annual Energy Review, 2006, str. 30 - 31
34 CIA, World Factbook, https://www.cia.gov/cia/publications/factbook/
Celková spotřeba energie v Číně se mezi roky 2000 a 2005 zvýšila z 966 Mtoe na 1554 Mtoe, což je téměř 15 % spotřeby světové energie35.
V budoucnosti můžeme očekávat, že nejen Čína, ale také jiné, zejména asijské, státy budou zaznamenávat vysoký růst spotřeby energie. To povede ke zvýšené poptávce po palivech a pravděpodobně i k růstu ceny. Stále více ropy z Perského zálivu bude směřovat na východ do Asie a tím bude tento region konkurovat západním centrům. Je pravděpodobné, že i část ropy, z Ruska, která dnes směřuje hlavně do Evropy, začne v budoucnu proudit do Číny.
Již dnes funguje ropovod z Kazachstánu do Číny a ropovod z Ruska je už ve výstavbě36. V podobné situaci, jako je dnes Čína se v budoucnosti pravděpodobně ocitne další obrovská asijská ekonomika: Indie. To ještě zostří konkurenci ve využívání energetických zdrojů a může eventuálně vést i k politické nestabilitě kontinentu nebo i světa.
4.2. Zdroje energie v budoucnosti
4.2.1. Fosilní paliva
Naše planeta nemá neomezené zásoby fosilních paliv. Těžbou paliv dochází k vyčerpání těchto zdrojů. Podle Hubertovy teorie je čerpání každé suroviny doprovázeno zpočátku s exponenciálním růstem těžby, postupně je tento růst menší až dojde k vrcholu. Od tohoto bodu dochází k útlumu těžby. Nezáleží na tom o jakou surovinu jde, ani jestli jde o jedno ložisko nebo o celosvětovou těžbu, průběh křivky je stále stejný. Když složíme křivky všech ložisek, dostaneme křivku celkové světové těžby.
Graf 14: Hubbertova křivka
zdroj: http://en.wikipedia.org/wiki/Peak_oil
35 BP Statistical Review of World Energy, June 2006, Primary Energy - Consumption
36 http://publica.cz/index.php?option=com_content&task=view&id=102&Itemid=37
Na základě Hubbertovy teorie můžeme spočítat vrchol těžby jakékoliv suroviny. Podle vědců nejdříve doje k vrcholu těžby ropy. V roce 1974 Hubbert předpověděl, že tento vrchol nastane v roce 1995, pokud poroste spotřeba ropy tak rychle jako doposud. Po ropných šocích se však tempo růstu spotřeby ropy a tím i těžby zpomalilo a proto se vrchol odsunul. V roce 2005 organizace ASPO37 předpověděla, že k vrcholu dojde v roce 2010. Někteří vědci tvrdí že k vrcholu došlo již v roce 2005, naopak predikce vlády USA tvrdí, že bude možné současnou úroveň těžby udržet ještě dalších 50 až 100 let. IEA, jejíž zdroje často používám, předpověděla vrchol těžby ropy mezi roky 2025 a 2030.
Graf 15: Vrchol těžby ropy. Scenária podle různých vědců
zdroj: http://en.wikipedia.org/wiki/Peak_oil
Na grafu 14 vidíme, že se vědci vesměs shodují, že ropa dojde, ale každý tento konec předpovídá na jinou dobu. Podívejme se tedy, jaká je situace ve světě dnes. Produkce ropy v USA, Rusku a v Evropě už je za vrcholem. Dnešní největší ropná pole jako je Cantarell
37 Association for the Study of Peak Oil and Gas
v Mexiku, Burgan v Kuvajtu a Ghavar v Saudské Arábii prý již také dosáhly svého vrcholu a těžba v posledních letech klesá.38
Nedostatek ropy povede nevyhnutelně ke zvýšení cen této strategické suroviny. Při zvýšených cenách se vyplatí investice do dražších a účinnějších těžařských zařízení. Tím bude možné vytěžit z dnes již nerentabilních zdrojů ještě nějakou ropu získat a posunout tak vrchol těžby o dalších pár let. Předpokládá se ještě, že zásoby nekonvenčních zdrojů v podobě dehtových písků v Kanadě a Venezuele jsou ještě větší než zásoby ropy v perském zálivu.
Tyto zdroje z větší části nejsou zahrnuty do prokázaných rezerv ropy a proto nevstupují do většiny předpovědí týkajících se vyčerpání zdrojů ropy.
Alternativou k ropě jsou ostatní fosilní paliva, která v nedojdou tak brzy jako ropa.
Zásoby zemního plynu by měly vystačit o zhruba 10 až 20 let déle než zásoby ropy, byla by to tedy jen krátkodobá náhrada. Jako naděje do budoucnosti by mohlo být využívání uhlí, jehož zásoby by měly vystačit nejméně na dalších 200 let. Uhlí přitom nemusí být využíváno pouze jako palivo, ale také jako chemická surovina pro výrobu dalších paliv. Z uhlí je možné získat plyn, nebo také kapalinu, která by mohla nahradit ropu (v době druhé světové války takhle Německo vyrábělo palivo)39
4.2.2. Další zdroje energie
V budoucnosti, až dojde ropa a zemní plyn, bude potřeba získávat energii z jiných zdrojů než jsou fosilní paliva. Velké možnosti skrývá i přes časté protesty ekologů a hrozby zneužití jaderná energie. Zásoby dnes ekonomicky vytěžitelného uranu se odhadují na 50 let.
Pokud cena uranu vzroste na dvojnásobek, vyplatí se těžit i dnes méně přístupné zásoby, které pak vystačí až na 200 let. Při použití moderních reaktorů, které zpracovávají i vyhořelé palivo vystačí zásoby jaderného paliva až na 10 000 let, což je z pohledu lidstva téměř neomezená doba. Tyto reaktory zpracovávající i vyhořelé palivo by navíc z velké části vyřešily problém vyhořelého jaderného paliva. 40
38 http://en.wikipedia.org/wiki/Peak_oil
39 http://en.wikipedia.org/wiki/Coal
40 http://en.wikipedia.org/wiki/Future_energy_development
Další možností jak nahradit ropu jsou všechna možná biopaliva. Dnes se často hovoří o využití vodíku. Vodík je palivo, při jehož spalování vzniká velké množství energie a vodní pára. Nevznikají tedy žádné škodlivé zplodiny. Nevýhodou vodíku je jeho energeticky náročná výroba. Pokud by tedy došlo k rozšíření používání vodíku například v dopravě, bude nutné najít způsob výroby levné elektrické energie. Levná elektřina by mohla být vyráběna v jaderných elektrárnách. Další možností by do budoucnosti mohlo být vylepšení technologií získávajících energii ze slunce. Mluví se o využití obrovských ploch pouští k výstavbě velkých solárních elektráren. Vědci se také pokoušejí technologicky zvládnout jadernou fůzi, která by přinesla další neomezený zdroj energie, tyto pokusy jsou však zatím neúspěšné.
Je jasné, že alternativních možností k energetickému využití fosilních paliv je celá řada.
Ve většině případů je ale stále levnější využívání tradičních fosilních paliv. Jak bude ropy ubývat a jak bude ropa postupně zdražovat, začne se stále více vyplácet tyto alternativní možnosti využívat. Podle mého názoru bude nedostatek ropy vyřešen tržními silami a ropa bude nahrazena jinými, moderními zdroji energie.
Závěr
V úvodu bakalářské práce jsem si stanovil cíl analyzovat světovou spotřebu energie a význam jednotlivých energetických zdrojů a tím odpovědět na konkrétní otázky. Práce dává na tyto otázky odpověď, v závěru bych je rád shrnul. Světová ekonomika je na zdrojích energií existenčně závislá. Problémem není to, že je závislá na energii, problémem je, že je často závislá na několika málo zdrojích, z kterých energii získává. Tento problém je možné z části řešit diverzifikací zdrojů energie, čili vytvořením širokého spektra zdrojů energie, které budeme využívat. Touto diverzifikací eliminujeme nebezpečí vyplývající z případného výpadku jednoho ze zdrojů.
Další otázka se týkala vývojových tendencí světové spotřeby energie. Vidíme, že s ekonomickým růstem světa, který je nezastavitelný, vzrůstá přímo úměrně i spotřeba energie. Potenciál růstu spotřeby energie hlavně v rozvojových zemích je obrovský a proto je třeba s tímto růstem počítat. V budoucnu bude proto třeba buď snížit energetickou náročnost nebo nalézt nové zdroje energie. Snížení energetické náročnosti je dnes, zvláště v případě rozvojových zemích, značně nepravděpodobné a proto je spíše třeba počítat se stále novým hledáním energetických zdrojů. Je nutné také počítat s tím, že v budoucnu už nebudou většinu energie na světě spotřebovávat vyspělé země, ale že stále větší část připadne i ostatním zemím světa. Tento trend už je patrný i dnes, kdy nejvyšších temp růstu spotřeby energie dosahují rozvojové země, zejména Čína a Indie s více než 10% nárůstem spotřeby za rok41, zatímco rozvinuté tržní ekonomiky dosahují mnohem nižších temp růstu.
Do třetice jsem si položil otázku nahraditelnosti současných zdrojů energie. Já osobně se domnívám, že zvyšující se ceny ropy a jiných dnes používaných energetických zdrojů, budou motivem pro hledání nových technologií a nových zdrojů. Alternativy současných zdrojů jsem ve své práci uvedl. Osobně se domnívám, že se lidstvo v blízké budoucnosti přikloní více k využití jaderné energie (již dnes můžeme tento posun sledovat v energetické politice Evropské unie). Začnou se využívat nekonvenční zásoby ropy. Stále více se budou prosazovat také obnovitelné zdroje. Je však určitě možné, že vědci v budoucnosti přijdou i se zcela jiným, dnes neznámým, zdrojem energie.
41 BP Statistical Review of World Energy, June 2006, Primary Energy - Consumption
Téma energií je jak vidíme jedním z nejožehavějších témat současnosti a ještě dlouhou dobu velice důležitým tématem zůstane. Nedostatek surovin může znamenat na jednu stranu napětí a konflikty, na druhé straně však může vést k pokroku celého lidstva. Můžeme bojovat o současné ztenčující se zdroje energie, nebo můžeme pomocí vědy dospět k novým čistším zdrojům dostupným pro všechny. Pokud lidstvo začne energetický problém včas řešit, je určitě možné vyhnout se velkému konfliktu, který nedostatek zdrojů energie může způsobit.
