Vysoká škola ekonomická v Praze Fakulta národohospodá ř ská
Obor: Aplikovaná enviromentální ekonomie, politika a managament
N EOBNOVITELNÉ P Ř ÍRODNÍ ZDROJE ENERGIE
bakalářská práce
Autor: Veronika Vařeková
Vedoucí práce: Doc. Ing. Antonín Dvořák, CSc.
Rok: 2006
Prohlašuji na svou čest, že jsem bakalářskou práci vypracovala samostatně a s použitím uvedené literatury.
Veronika Vařeková
V Praze, dne 15. 10. 2006
Anotace
Kromě souvisejících, ale vedlejších témat jsou stěžejním tématem této práce neobnovitelné přírodní zdroje. A sice jejich zásoba ve světě a zabezpečení se zaměřením na Českou republiku, která se nás pochopitelně dotýká nejvíce.
Práce také poukazuje na aktuální otázky a problémy, které dnes svět, v souvislosti s títo tématem, řeší.
Except relating, but subsidiary subjects is the dominant theme of this work nonrenewable natural resources. Namely, their world reserve and securing with a view to Czech Republic, which is for us the most important.
Work is also focused on actual world questions and problems connected with this theme.
Klíčová slova : neobnovitelné přírodní zdroje, obnovitelné přírodní zroje,
světová zásoba, spotřeba energie
Key words : nonrenewable natural resources, renewable natural resources,
world reserve, power consumption
JEL Klasifikace: Q300, Q340, Q400, Q200 JEL Classification : Q300, Q340,Q400,Q200
Seznam zkratek
ČR- Česká republika
PEZ- primární zdroj energie EU- Evropská Únie
ČEZ- České energetické zdroje
OPEC- organizace zemí vyvážejících ropu
PASS- Program atlantských bezpečnostních studií HDP- hrubý domácí produkt
ERA- European Research Area 6FP- šestý rámcový program
ITER- International Thermonuclear Experimental Reaktor
Jednotky
W-Watt- jednotka výkonu. Jeden watt je výkon, při němž se vykoná práce
jednoho joulu za jednu sekundu
W-Watthodina-jednotka energie. Jedna watthodina odpovídá práci stroje
s výkonem jeden watt po dobu jedné hodiny.
1012 tera T bilion 1 000 000 000 000 TW terawatt 109 giga G miliarda 1 000 000 000 GW gigawatt 106 mega M milion 1 000 000 MW megawatt 103 kilo k tisíc 1 000 kW kilowatt
Obsah
1. Úvod……… str.1 2. Spotřeba energie pod úhlem dnešní doby a současné společnosti…………..str.3 3. Základní charakteristika………....str.6 3.1. Obnovitelné zdroje energie……….str.6 3.1.1 Slunce………...str.7 3.1.2. Sluneční energie………...str.8
3.1.3. Biomasa………....str.8 3.1.4. Větrná energie...………...str.9 3.1.5. Vodní energie..………..str.9 3.1.6. Geotermální energie………..str.10 3.2.Neobnovitelné zdroje energie………...str.11 3.2.1. Fosilní palivo………...str.11 3.2.2. Uhlí………....str.12 3.2.3 Ropa………..………....str.13 3.2.4. Zemní plyn………..………..…str.14 3.2.5. Uran………...str.15 4. Zásoby neobnovitelných zdrojů energie a jejich zabezpečení………...str.16
4.1.Světové zásoby, výskyt, produkce a spotřeba jednotlivých
fosilních paliv……….………....str.17 4.1.1. Uhlí….………..str.18 4.1.2. Ropa……….str.23 4.1.3. Dlouhodobá předpověď spotřeby a vyčerpání ropy …………str.26 4.1.4. Uran………..str.28
4.1.5. Jaderná energie, jaderné elektrárny………..str.29 4.1.6. Zemní plyn………...……str.32
4.2. Aktuální otázky……….……..str.36 5. Vzdáme se fosilních paliv, nebo jaderné energie?………....str.39 6. Reálný pohled na Českou republiku, aneb studie „nahraditelnosti“………..str.43
6.1. Vodní energie……….……...str.45
6.2. Větrná energie……….…str.45 6.3. Sluneční energie……….str.46 6.4. Bioenergie………...str.47 6.5. Jaderná energie………..….str.48 7. Závěr……….str.50 8. Použitá literatura……….…str.51 Příloha č.1………..str.53 Příloha č.2………..str.54
1. Úvod
Tématem této bakalářské práce jsou neobnovitelné přírodní zdroje energie (dále jen neobnovitelné zdroje) se zaměřením na zásoby a to jak z pohledu celosvětového, tak s akcentem na Českou republiku. V teoretické části své práce se zabývám popisem a základní charakteristikou neobnovitelných zdrojů, přičemž věnuji několik stran i zdrojům obnovitelným, které s neobnovitelnými úzce souvisí a budou s nimi porovnávány, zmiňovány, mnohdy budou kontinuálně řešeny. Jako úvodní kapitolu jsem zvolila kapitolu Spotřeba energie, která by měla čtenáře uvést do problematiky energií a seznámit ho se základními pojmy. Avšak stěžejní kapitolou této části jsou Zásoby a jejich zabezpečení, kde se mimo jiné zabývám aktuálními otázkami, které jsou, v souvislosti s tímto tématem, často kladeny.
Praktická část mé práce je věnována tzv. studii „nahraditelnosti“, kde na příkladu České republiky vážím možnosti nahraditelnosti neobnovitelných zdrojů za zdroje obnovitelné. Snažila jsem se poukázat na fakt, že svět není ještě zcela připraven na přechod čistě k obnovitelným zdrojům. Musí si vybrat, zda chce pokračovat cestou fosilních paliv, což už si dnes začínáme uvědomovat, že není správná cesta, nebo se dát cestou jaderné energie ruku v ruce s obnovitelnými zdroji.
Cílem této práce je analyzovat současný stav zásob neobnovitelných zdrojů energie ve světě, jejich vývoj a budoucnost. Dále také porovnání různých energetických cest, kterými se svět může vydat a s jakými základními otázkami a problémy se při tom se potýká.
Při vypracovávání práce jsem shromažďovala odbornou literaturu, zejména knihy, časopisy, články v internetové podobě a jiné publikace, na základě kterých jsem dané informace zpracovala a vytvořila tuto bakalářskou práci.
Bohužel cesta v dnešní společnosti nevede přes úsporu energie jako omezení její spotřeby, ale v rozvíjení a většího využívání obnovitelných zdrojů a výzkumu v jaderné energetice. Vedle jaderné energie, což je v současné době nejvíce technicky i investičně zvládnutelným „obnovitelným zdrojem“ vidím perspektivní a nadějné řešení ve využívání zdrojů z biomasy.
Pokud chceme žít trvale udržitelným rozvojem, což laicky řečeno znamená, že naše děti se dožijí požehnaného věku a budou se mít lépe jak my a následně jejich děti se také dožijí požehnaného věku a opět za lepších podmínek, tak nezbývá nic jiného, než prostě
připravovat energie jiným způsobem než doposud, a sice připravovat je obnovitelným způsobem a skoncovat s fosilní energetickou epochou. Každá kWh energie, připravená z obnovitelných zdrojů, má totiž obrovský existenční význam.
2. Spotřeba energie pod úhlem dnešní doby a současné společnosti
Spotřeba energie má dnes nebývalý význam. S energií je přímo nebo nepřímo spojeno nepřeberně lidských činností: průmyslová výroba, zemědělství, doprava, využívání volného času – prostě každodenní život. Přestože početnější část lidstva nemá možnost uspokojit ani své základní energetické potřeby, celková energetická spotřeba ve světě rychle stoupá a jednostranné plýtvání s sebou přináší stále viditelnější dopady na životní prostředí. Byť se dá celosvětová spotřeba energie jen velmi obtížně zjistit a jedná se pouze o odborné odhady, je dnes asi 13 tisíc TWh1. Pro představu, celoroční spotřeba průměrné čtyřčlenné rodiny v Evropě, činí zhruba 15 000 kWh ( příloha č. 1).
Odhaduje se, že světová poptávka po energii vzroste při zachování současných trendů do roku 2030 o 53%, z toho bude růst v rozvojových zemích tvořit 70%2. Zásoby ropy například však stačí sotva na čtyřicet a zemní plyn přibližně na 70 let.
K vyjádření úhrnné spotřeby energie za vybrané území používáme obvykle ukazatel spotřeby primárních energetických zdrojů (PEZ). PEZ jsou souhrnem tuzemských nebo dovezených energetických zdrojů vyjádřených v energetických jednotkách.
Například v bilanci PEZ České republiky hraje nejvýznamnější roli hnědé a černé uhlí, dále pak ropa a zemní plyn. Tyto suroviny kryjí více jak tři čtvrtiny tuzemské spotřeby PEZ.
Velmi zajímavý diferenciovaný stav PEZ i v jiných zemích nám ukazují následující grafy:
Zastoupení jednotlivých druhů paliv na primárních energetických zdrojích v roce 1998, zdroj: Green paper 2001
Česká republika
51%
20%
19%
8% 2%
Slovensko
27%
33% 19%
18%
3%
27%
33% 19%
18% 3%
Tuhá paliva
Ropa a ropné rodukty Zemní plyn
Jadená energie Obnovitelné zdroje
1 Zdroj: síť Energetických Konzultačních a Informačních Středisek České energetické agentury http://www.i-ekis.cz/,
Německo
25%
21%
11% 2%
41%
EU 15 16%
41%
22%
15%
6%
Současná světová spotřeba primární energie ze všech zdrojů se odhaduje asi na 14 miliard tun měrného paliva. Na jejím krytí se podílí z 31 % uhlí, 37 % pokryvá ropa a 21 % zemní plyn. Na vodní energii a elektřinu vyrobenou v jaderných elektrárnách připadne asi 11
% 4 .
Obr. č. 1-světová spotřeba energie,IEA 2000
Svě Sv ě tová tov á spot spot řeba energie ř eba energie
Sv
Svě ětov tová á spotř spot řeba (2000) = 13 529 eba (2000) = 13 529 Mtoe Mtoe = 566 432 PJ = 566 432 PJ
Jak je vidět na obrázku č. 1, od roku 1992 se významně zvýšila světová spotřeba energie a předpokládá se, že až do roku 2020 poroste rychlostí 2 procenta za rok. Světová spotřeba fosilních paliv se od roku 1992 do roku 1999 zvýšila o 10 procent. Nejvyšší spotřeba na hlavu je i nadále ve vyspělých zemích, kde se spotřeba na jednotlivce rovná 6,4 tuny ropy za rok, což je desetinásobek spotřeby v rozvojových zemích5.
4 Zdroj: Web Alternativní zdroje, http://www.alternativni-zdroje.cz/jaderne-elektrarny.htm
Okolo 56 procent celkové světové spotřeby energie připadá na 15 procent světové populace, které tvoří obyvatelé nejbohatších zemí. Naopak pouhých 11 procent spotřeby připadá na nejchudších 40 procent obyvatel ze zemí s nejnižším příjmem na osobu. Zatímco většina světové populace má díky rozvoji světové ekonomiky v devadesátých letech a růstu životní úrovně v mnoha zemích v současné době vyšší spotřebu, spotřeba průměrné africké domácnosti je dnes o 20 procent nižší než před 25 lety.
Spotřeba energie přináší řadu problémů. Její výroba je zajišťována z valné části spalováním fosilních paliv (tedy spotřebou neobnovitelného zdroje) a jako typický projev s sebou nese produkci skleníkových plynů. Další výroba energie z jiných než fosilních zdrojů také není bez problémů: vodní elektrárny vyžadují stavbu přehrad obvykle s rozsáhlými ekologickými, ale často též sociálními důsledky (zábor orné půdy, likvidace původních porostů, vystěhování obyvatelstva atd.).
Jaderné elektrárny (kromě toho že také spotřebovávají neobnovitelný zdroj) představují kromě potenciálního rizika havárie nevyřešený problém s ukládáním vyhořelého paliva a navíc většina stávajících jaderných elektráren "nespaluje" jaderné palivo dostatečně efektivně.
Z dlouhodobého hlediska je neúnosné, abychom nadále vyčerpávali přírodní zdroje rychlejším tempem, než jakým se obnovují. Otázkou je, jak můžeme změnit model spotřeby a výroby dostatečně rychle na to, abychom udrželi krok s ekonomickým růstem
3. Základní charakteristika
3.1 Obnovitelné zdroje energie
Obnovitelný zdroj energie (OZE) je poněkud nepřesné označení některých vybraných, na Zemi přístupných forem energie, získané především z jaderných přeměn v nitru Slunce.
Těmito reakcemi se přeměňuje sluneční vodík (který obnovován není) na helium za uvolnění velkého množství energie6.
Za obnovitelé zdroje energie považujeme takové zdroje, které se v rámci geobiosférických pochodů dokáží regenerovat v krátkodobém či střednědobém horizontu. Základem exploatace obnovitelných zdrojů je jejich udržitelné využívání. Daly by se rámcově rozdělit na tzv.
tradiční a netradiční. Do tradičních obnovitelných zdrojů se započítává vodní energie, větrná energie a energie z biomasy. Netradiční obnovitelné zdroje jsou ku příkladu bioplyn, solární energie, vodík a geotermální energie.
Oproti fosilním palivům mají obnovitelné zdroje několik nevýhod a několik výhod.
Mezi nevýhody patří :
¾ nízká hustota energie (tzn. jsou plošně náročné)
¾ špatné zabezpečení distribuce díky nerozvinuté infrastruktuře
¾ technologicky nejsou zcela dokonale zvládnuté.
¾ vysoké produkční náklady Jejich výhody jsou především:
¾ obnovitelnost (při udržitelném užívání jsou nevyčerpatelné)
¾ lokálnost a diversifikovanost (což má vliv na bezpečnostní stránku tohoto zdroje)
¾ šetrnost k životnímu prostředí
V EU jsou čtyři státy, které využívají obnovitelné zdroje jako značnou část své primární energetické spotřeby – Lotyšsko (36%), Finsko (24,5%), Rakousko (20,5%), Švédsko (26,5%). Většinu tvoří energie z biomasy a z vodní energie. Tyto fakta můžeme vidět na obrázku č. 2, kde je znázorněna situace i v jiných zemích. V České republice je 3,12%
celkové spotřeby z obnovitelných zdrojů. Evropská komise si stanovila ambiciózní závazek
zvýšit spotřebu obnovitelných zdrojů na 12% do roku 2010 (v současnosti je to cca 6%, z čehož jsou 2% vodní elektrárny).
Bohužel současné prognózy naznačují, že 12% cíl nebude splněn. Evropská unie do roku 2010 nejspíše nedokáže překročit hranici 10% podílu obnovitelných zdrojů energie.
Obr. č.2-Podíl obnovitelného zdroje na spotřebě v jednotlivých státech v roce 2000 , zdroj: Eurostat.
0%
5%
0%
5%
20%
25%
30%
35%
40%
LV SE FI AT PT DK SI EE LT IT ES FR GR PL CY SK DE HU CZ IE NL BE UK LU MT BG RU
Geothermal Biofuels
MSW (biodegradable) Biogas
Wood and wood wastes Solar Heat
PV Wind Hydro
Vysvětlivky:
MSW-biologicky rozložitelný tuhý komunální odpad, PV-Fotovoltaické články
AT – Rakousko, BE – Belgie, DE – Německo, DE – Dánsko, ES – Španělsko, FI – Finsko, FR – Francie, GR – Řecko, IE – Irsko, IT – Itálie, LU – Lucembursko, NL – Nizozemsko, PT – Portugalsko, SE – Švédsko, UK – Spojené království.
CZ – Česká republika, EE – Estonsko, CY – Kypr, LV – Lotyšsko, LT – Litva, HU – Maďarsko, MT – Malta, PL – Polsko, SI – Slovinsko a SK pro Slovensko.
3.1.1. Slunce
Ze slunce je energie předávána na Zemi ve formě záření. Energetický příkon ze Slunce je ve vzdálenosti, v níž se nachází Země, přibližně 1300 W/m2.7
O sluneční energii mluvíme, pokud se tato energie přímo přeměňuje nějakým technickým zařízením (Sluneční kolektor, Fotovoltaický článek). Jestliže je tato energie předtím vázána v živých organismech (většinou ve formě sloučenin uhlíku - například ve dřevě), mluvíme o energii biomasy. Pokud je tato energie vázána do potenciální energie vody (vizte koloběh
vody), mluvíme o vodní energii. Jestliže se tato energie přemění na kinetickou energii vzdušných mas, mluvíme o větrné energii.Větrná energie může uvést do pohybu vodu na hladinách oceánů. Tuto energii nazýváme energií vln.
Mezi obnovitelné zdroje také obvykle řadíme i energii z jaderných reakcí v nitru Země (geotermální energie) a kinetickou energii soustavy Země - Měsíc (přeměněná na energii přílivu). Nejdůležitějším dodavatelem energie pro Zemi je právě Slunce, bez něhož by nebyl život. Je to nejpřirozenější ze všech zdrojů energie, jehož potenciál může zabezpečit veškeré energetické potřeby lidstva. Slunce navíc poskytuje na svou energii záruku nevyčerpatelnosti minimálně na další 1 miliardu let. Sluneční energii můžeme používat velice snadno k vytápění, ohřevu vody a pomocí fotovoltaických článků k výrobě elektřiny.
3.1.2. Solární energie
Solární energie má do budoucna potenciál srovnatelný s biomasou. Z počátku se používala pouze jako zdroj tepla na ohřev vody. Posléze pomocí zrcadel se konstruovaly první parní – solární elektrárny. Možnosti využití slunečního pro přímou generaci elektřiny jsou pak solární články, či solární panely. Sluneční energie je stejně jako větrná velmi závislá na klimatu a počasí, potažmo na době insolace (nové články dokáží zpracovávat i difúzní záření) a je poměrně náročná na plochu. V souvislosti s využitím sluneční energie se též mluví o vodíkovém hospodářství – kdy v místech s vysokou intenzitou slunečního záření by se rozkládala voda na vodík s kyslíkem. Vodík by pak sloužil jako palivo do palivových článků a byl by dopravován podobně jako v současnosti ropa. Potenciál využití sluneční energie v ČR je dobrý zejména na úrovni lokální, kdy solární panel může sloužit jako doplňkový zdroj. EU si již dříve vytkla za cíl zvýšit roční výrobu solární elektřiny na tři gigawatty od roku 2010, ale dosavadní tempo rozvoje umožňuje počítat pouze s 2,4 GW, zatímco celková světová výrobní kapacita by mohla překonat deset GW.
3.1.3. Biomasa
Energie z biomasy je uložená sluneční energie v rostlinné, dřevní a jiné hmotě biologického původu. Lidstvo ji využívá od nepaměti. Oproti fosilním palivům nepřispívá biomasa ke skleníkovému efektu, protože při jejím spálení je do ovzduší uvolněno jen takové množství CO2, jaké rostlina během svého růstu přijala. Jde o každoročně se obnovující zdroj.
Pro získávání energie z biomasy se užívá různých způsobů. Nejznámější je spalování a dále vyhnívání za tvorby bioplynu. Z biomasy můžeme získat i biopaliva do spalovacích motorů.
Tento zdroj má velkou přednost v zabezpečenosti, neboť je víceméně všudypřítomný a jeho potenciál zatím využíván minimálně. Využívání tohoto zdroje by pak vedlo k vytváření pracovních příležitostí ve venkovských oblastech a také není zanedbatelná estetická a rekreační hodnota tohoto zdroje. Evropská Unie má cíl dosáhnout spotřeby 7% bioenergie do roku 2010.
3.1.4. Větrná energie
Je tradiční zdroj, jak o tom svědčí historické záznamy větrných mlýnu. Využití větrné energie je velmi závislé na geografické poloze a převládající proudění vzduchu. Větrné elektrárny jsou často konstruovány na pobřeží, případně v šelfových mořských oblastech a jsou již technologicky velmi dobře zvládnuté. Jejich nevýhodou je nízká hustota energie, kterou proudící vzduch obsahuje a ve větším množství značná hlučnost. Jejich výhody jsou (stejně jako u vodních elektráren) nulové emise škodlivin. Potenciál využití věrných elektráren není ani zdaleka tak velký jako je tomu u vodních děl. Současný výkon světových větrných agregátů dosáhl téměř 50 000 MW. Na základě úspěšných projektů, zejména v Dánsku, Nizozemsku, Německu a Velké Británii, rozhodla Evropská unie v roce 2030 dosáhnout dokonce 100 000 MW). To je výkon, který má pokrývat 20 % celkové západoevropské spotřeby elektrické energie. Pokud se naplní tyto optimistické výhledy, největší podíl na nich budou mít země s mořským pobřežím, tedy s nejpříhodnějšími podmínkami. Jinde se vítr zřejmě dočká využití maximálně v kombinaci s dalšími obnovitelnými zdroji.
3.1.5. Vodní energie
Opět jeden z tradičních zdrojů, vodní mlýny a hamry jsou známy již od středověku.
Dnes se vodní energie využívá ponejvíce k výrobě elektřiny ve vodních, vlnových a přílivových elektrárnách. Evropská unie v současnosti zabezpečuje 2% své spotřeby z vodní energie a největší potenciál budoucího rozvoje tohoto zdroje spatřuje v malých vodních elektrárnách (do 10MW instalovaného výkonu).
V České republice dosahuje instalovaný výkon velkých vodních elektráren nevětšího provozovatele společnosti ČEZ a.s. 722 MW a přečerpávacích vodních elektráren 1145 MW.
Malé vodní elektrárny jsou v ČR též velmi rozšířené v roce 1996 jich bylo v ČR více než 1250 (s produkcí výkonem přes 700 tis. MWh). Pro velké vodní elektrárny již potenciál v ČR není, malé vodní elektrárny jsou stále ještě realizovatelné.
3.1.6. Geotermální energie
Je elegantní řešení při výrobě tepla a elektřiny, ale více než všechny výše popsané zdroje je vázána regionálně. Česká republika je v tektonicky poměrně klidné oblasti a využití geotermální energie je možné pouze jako lokální zdroj (tepelná čerpadla) a ani Evropská unie nijak netlačí na využívání tohoto zdroje. Podíl těchto elektráren v rámci celé Evropy je minimální, v některých lokalitách je ale jeho význam značný. Mezi takové oblasti patří Island, kde z geotermálních zdrojů pochází většina elektrické energie a kde jsou tyto zdroje využívány i k vytápění domů, ohřevu vody atd. Dále je tento zdroj významně využíván v Itálii v oblastech s aktivní sopečnou činností (Vesuv, Liparské ostrovy, Sicílie). Geotermální energie je využívána i ve Francii, na Novém Zélandu, v Kalifornii, Japonsku, Mexiku a na Filipínách, avšak v mnohem menší míře.
3.2. Neobnovitelné zdroje energie
Za neobnovitelný zdroj energie je obvykle považován takový zdroj energie, jehož vyčerpání je očekáváno v horizontu maximálně stovek let ale jeho případné obnovení by trvalo mnohonásobně déle8.
Typickými příklady neobnovitelných zdrojů energie jsou:
* Fosilní paliva o Uhlí o Ropa o Zemní plyn * Uran
3.2.1. Fosilní palivo
Fosilní paliva jsou látky na bázi uhlíku a vodíku, vzniklé před miliony let v zemské kůře přetvořením organických látek. Podle skupenství rozlišujeme tuhá paliva (uhlí), kapalná paliva (ropa) a plynná fosilní paliva (zemní plyn). Spalováním fosilních paliv se uvolňuje tepelná energie.
Fosilní paliva tvoří v současné době páteř světové energetiky a převážné části chemického průmyslu. Především ropa se v posledních letech jeví jako klíčová surovina pro současnou civilizaci. Je jednak základním zdrojem energie pro stále rostoucí dopravní infrastrukturu a zároveň je zřejmé, že její celosvětové zásoby mohou být vyčerpány v následujících několika dekádách. Ovládnutí lokalit s jejich převažujícím výskytem se v dalších několika desetiletích může stát zdrojem globálního konfliktu.
Používání fosilních paliv v masové míře souvisí s počátkem průmyslové revoluce, kdy do té doby nejrozšířenější palivo, dřevo, nestačilo požadavkům na výhřevnost ani dostupnost v dostatečném množství.
První, a velice významnou výhodou výhodou fosilních paliv je vysoká koncentrace energie v jednotce objemu. Tím se usnadňuje jejich přeprava i na velké vzdálenosti a jejich skladování. Pro představu a porovnání lze uvést, že měrná spotřeba elektřiny v ČR je asi
8 Zdroj: Wikipedia, internetová encyklopedie dostupná na www.wikipedia.cz
5700 kWh/obyv. za rok. Na výrobu této elektřiny ve stejně účinném zdroji by bylo třeba 6100 kg hnědého energetického uhlí nebo 1300 kg černého energetického uhlí nebo 1200 kg ropy nebo 1700 m3 (n) zemního plynu nebo 9000 až 28 000 kg odpadů nebo 74 000 m2 slunečních fotočlánků nebo 0,13 kg přírodního uranu9. Druhou výhodou je propracovanost a dlouhodobé ověření technologií přeměny fosilních paliv v ušlechtilejší formy energie. Třetí výhodou je to, že výrobní park elektráren a elektrizační soustava byly budovány dlouhodobě a zahrnují i starší, víceméně odepsané zdroje. Průměrné výrobní náklady celé soustavy jsou pak dány touto skladbou. Nové zdroje mají vzhledem k růstu investičních nákladů zpravidla vždy vyšší výrobní náklady, což platí i pro obnovitelné zdroje.
Daleko významnější jsou u fosilních paliv jejich nevýhody. Na jedné straně je to jejich stále se ztenčující zásoba a na straně druhé silně negativní vliv na životní prostředí.
V současnosti je snaha od užívání fosilních paliv ustupovat. Důvody jsou tedy jak ekologické (snižování produkce SO3, NOx, prachu), tak ekonomické (se snižujícími se zásobami roste cena paliv) i strategické (nerovnoměrné rozdělení zásob paliv).
3.2.2. Uhlí
Uhlí je čistě černá nebo hnědo-černá (tzv. hnědé uhlí) hořlavá hornina. Je složeno především z uhlíku, obsahuje také rozmanité další elementy včetně sirných. Získává se dolováním z povrchových nebo hlubinných dolů a používá se jako palivo. Uhlí vzniklo z rostlinných a živočišných zbytků, které byly uloženy v anaerobních vodních prostředích, kde nízké hladiny kyslíku bránily jejich kompletnímu rozkladu a oxidaci (hnití). Jsou 4 základní
typy uhlí:
Lignit - také označovaný jako hnědé uhlí je nejméně kvalitní druh uhlí. Užívá se výhradně pro parní výrobu elektřiny. Leštěné bylo využíváno jako ozdobný kámen od doby
železné.
Hnědo-černé - jeho vlastnosti spadají mezi hnědé a černé uhlí. Využívá se výhradně
pro parní výrobu elektřiny.
Černé uhlí - má vysokou hustotu, jeho barva je obvykle černá až hnědočerná s přesně
9 Zdroj: skripta Ochrana životního prostředí- Základy, plánování, technologie,ekonomika, právo a managment ,vydalo MŽP 1997
známými vlastnostmi.
Antracit - nejkvalitnější uhlí, používá se na vytápění.
Spalování uhlí produkuje oxid uhličitý spolu s proměnným množstvím oxidu siřičitého v závislosti na kvalitě. Oxid siřičitý reaguje s vodou za tvorby kyseliny siřičité. Jestliže se dostane do atmosféry, reaguje s vodní párou a vrací se na zem ve formě kyselých dešťů.
Emise z uhelných elektráren představují největší umělý zdroj oxidu uhličitého a tím výrazně přispívají ke globálnímu oteplování.
Od doby průmyslové revoluce je uhlí nesmírně důležitou energetickou surovinou;
většina světové výroby elektřiny se děje v uhelných elektrárnách, je tedy celosvětově nejdůležitějším zdrojem pro výrobu elektřiny (40%).
Nicméně uhlí jako palivo má svůj vrchol již pravděpodobně za sebou. Na počátku 20.
století se jednalo o nejvyužívanější palivo, které však bylo postupně vytlačeno ropou a zemním plynem. I v současnosti hraje uhlí nezastupitelnou roli ve struktuře primárních energetických zdrojů jak České republiky, tak Evropské unie. V Evropě došlo okolo roku 1960 k odklonu od domácí těžby uhlí. Důvody byly hlavně ekonomického charakteru, protože uhelný průmysl odčerpával národní dotace a přesto nebyl schopen konkurovat levnému importovanému uhlí a zároveň nastal odklon k jiným palivům.
3.2.3. Ropa
Ropa (též (surová) nafta, zemní olej) je hnědá až nazelenalá hořlavá kapalina tvořená směsí uhlovodíků, především alkanů10. Předpokládá se, že vznikla rozkladem zbytků pravěkých rostlin a živočichů. Můžeme ji nalézt ve svrchních vrstvách zemské kůry – nejčastěji v oblasti kontinentálních šelfů. Ropa je základní surovinou petrochemického průmyslu. Naleziště ropy jsou pod nepropustnými vrstvami, v hloubkách až 8 km pod zemským povrchem. Ropa při těžbě buď vyvěrá pod tlakem, nebo je čerpána. Vyskytuje se společně se zemním plynem.
Výše uvedené druhy řadíme mezi klasickou „konvenční“ ropu. Kromě ní existují také velká ložiska nekonvenční ropy, kterou tvoří živice v dehtových píscích a kerogen v ropných břidlicích. Nacházejí se hlavně v Kanadě a Venezuele. Její podíl zatím tvoří jen 5 % celkové světové produkce, z důvodu vysoké energetické náročnosti těžby.
10 Zdroj: Wikipedia, internetová encyklopedie dostupná na www.wikipedia.cz
Ropa je v současnosti nevíce sledovaným světovým zdrojem energie .Výrobky z ní jsou základním palivem pro dopravu a surovinou pro výrobu plastů. Vyrábějí se z ní i některé léky, hnojiva a pesticidy. Především chudší země používají ropné produkty také k výrobě elektřiny (asi 7 % celkové světové produkce).
Energetická výhodnost ropy oproti, její snadné použití a doprava mají za následek její masové používání v západních ekonomikách po druhé světové válce. Západní civilizace se na ropě stala nepříjemně závislou. Silniční doprava je z 99% závislá na ropě a jejích produktech.
Ropa či ropné deriváty začínají v Evropě pomalu vytlačovat i tradiční uhlí při výrobě elektřiny a vytápění. Ropa je technologicky velmi dobře zvládnutým palivem, ale její dopad na životní prostředí je stále velkým problémem. Spalování ropy a ropných produktů je zdrojem různých polutantů a havárie ropných tankerů ničí světové mořské i pobřežní ekosystémy.
Bezpečnostní a enviromentální rámec ropy ale není dostatečný a západní civilizace si po několika ropných šocích začíná uvědomovat, že ropu lze částečně či zcela nahradit.
V této souvislosti se hovoří zejména o náhradě jako ropy a jejích derivátů jako paliva, protože jako zdroj uhlovodíků pro výrobu plastů je stále ropa klíčová. V současnosti existují adekvátní náhražky jako jsou různé rostlinné oleje, vodíkové články a nízkouhlíkové alkoholy. Jejich širšímu použití brání zejména rozšířenost ropy a neschopnost konkurovat tomuto zdroji. Orgány EU se zabývají myšlenkami na dotační zvýhodnění těchto paliv, aby se zvýšila jejich konkurenceschopnost.
3.2.4. Zemní plyn
Významným plynným fosilním palivem je zemní plyn. Je to přírodní hořlavý plyn jehož hlavní složkou je methan (obvykle přes 90 %) a ethan (1–6 %). Můžeme ho nalézt v podzemí buď samostatně, nebo společně s ropou. Používá se také jako zdroj vodíku při výrobě dusíkatých hnojiv. Díky tomu, že obsahuje především methan, má v porovnání s ostatními fosilními palivy při spalování nejmenší podíl CO2 na jednotku uvolněné energie. Je proto považován za ekologické palivo.
Zemní plyn slouží hlavně jako zdroj tepelné energie v domácnostech, výtopnách, teplárnách a v elektrárnách. Má ve srovnání s ostatními palivy a energiemi řadu výhod :
- je to jediné palivo, které lze bez nákladných úprav a energetických přeměn, se kterými jsou spojené určité ztráty, dovést přímo až ke spotřebiteli
- distribuční a dopravní systém zemního plynu je nezávislý na klimatických podmínkách a na veřejných komunikacích
- zemní plyn je k dispozici bez omezení 24 hodin denně a 365 dní v roce - odběratel nemusí budovat zařízení na skladování paliva jako třeba u uhlí - plynové spotřebiče lze snadno ovládat a regulovat
Využívání zemního plynu může velice pozitivně ovlivnit životní prostředí. Pověstný londýnský smog, který byl způsoben právě spalováním sirnatého uhlí, je v západoevropských městech již minulostí. Z hlediska ochrany životního prostředí má zemní plyn ty výhody, že výstavba plynovodů a ostatních zařízení je spojena s minimálním záborem půdy, která se ve většině případů vrací k původnímu účelu a plynovody jsou uloženy v zemi, takže nenarušují tvář krajiny.
3.2.5. Uran
Uran je radioaktivní chemický prvek, kov, patří mezi aktinoidy. V jeho čistém stavu je to stříbrnobílý lesklý kov, který na vzduchu pozvolna nabíhá – pokrývá se vrstvou oxidů.
Rozmělněný na prášek je samozápalný. Není příliš tvrdý a dá se za obyčejné teploty kovat nebo válcovat. Při zahřívání se stává nejdřív křehkým, při ještě vyšší teplotě je
však plastický. V přírodě je uran v nejrůznějších rudách relativně častý, ovšem jen v nízkých koncentracích 0,04 – 3 %. Vyskytuje se zde jako směs izotopů - 238U (99,276 %) a 235U (0,718
%) a jen ve velmi malé míře 234U (0,004 %)11. Až v roce 1896 bylo zjištěno, že je uran radioaktivní.
Z technologického a ekonomického hlediska je důležité především jaderné využití uranu, ostatní možnosti využití jsou spíš vedlejší. Uran je dnes používán jako palivo v jaderných reaktorech, nebo jako náplň jaderných bomb. Tzv. Fermiho reakce byla první umělá jaderná řetězová reakce, která byla spuštěna 2. prosince 1942 italským fyzikem E.
Fermim v Chicagu. Prostřednictvím jaderného reaktoru (EBR-1) byl poprvé vyroben proud 20. prosince 1951, první jaderná elektrárna byla zprovozněna v roce 1954 v Obinsku v SSSR.
Velkou výhodou energetického využívání uranu je skutečnost, že cena samotného uranu tvoří jen malý podíl v nákladech na výrobu elektřiny z něho, cena elektřiny je dána především náklady na výstavbu elektrárny. Protože k výrobě elektřiny je třeba mnohonásobně míň množství uranu než při výrobě elektřiny z jiných surovin, je relativně snadné a levné i shromažďování zásob uranu a jeho skladování.
11 Zdroj: Wikipedia, internetová encyklopedie dostupná na www.wikipedia.cz
4. Zásoby neobnovitelných zdrojů energie a jejich zabezpečení
Cílem této kapitoly je analyzovat vývoj a současný stav neobnovitelných zdrojů energie i s pohledem na Českou republiku. Kapitola objasňuje nejen světové zásoby, ale také jejich výskyt, spotřebu a produkci.
Jak jsme již zmínili v předchozí kapitole, podstatná část světové spotřeby energie pochází z fosilních paliv. Ropa se podílí více než čtyřiceti procenty, uhlí a zemní plyn po dvaceti procentech. Zbytek připadá na veškeré další zdroje, převážně obnovitelné, přičemž absolutně převažuje vodní energie, jak můžeme vidět na obrázku č.3. Protože se kapalná paliva uplatňují především v dopravě, má klasická energetika k dispozici uhlí a zemní plyn.
Na výrobě elektřiny se podílí uhlí asi čtyřiceti, zatímco zemní plyn zhruba deseti procenty. Je to dáno nejen historicky (uhlí má nejdelší tradici jako zdroj energie, zatímco historie zemního plynu začíná zhruba ve čtyřicátých letech tohoto století), ale také ekonomicky.
Obr. č. 3- Podíl jednotlivých zdrojů na celkové spotřebě energie v EU i ČR
Je tedy patrné, že ropa je ve spotřebě na prvním místě a tak je tomu bohužel i s její zásobou. Na druhém místě, jak je z následujícího obrázku č.4 patrné, je zemní plyn. Uhlí je na tom zatím nejlépe.
Obr. č. 4- Světové rezervy uhlí (coal), ropy (oil) a zemního plynu (gas) v roce 2000
4.1. Světové zásoby, výskyt, produkce a spotřeba jednotlivých fosilních paliv
Z hlediska bezpečnosti je třeba mít tedy na paměti to základní, a sice, že fosilní paliva nepředstavují dlouhodobý zdroj jak ukazuje přesněji tabulka č. 1.
TAB.1. SVĚTOVÉ ZÁSOBY FOSILNÍCH PALIV (1999) Světové
rezervy (Gtoe)
Světová těžba (Gtoe)
Životnost zásob (roky)
Ropa 140,4 3,45 40,6
Zemní plyn 134 2,1 66
Uhlí (mil. tun) 984 211 2,1 156
Uran ** 40-2000 0,35 60-2500
** Záleží na technologii; data pro rok 1998 Zdroj:Green paper, 2001
Výskyt fosilních paliv znázorňuje obrázek č. 5. Z obrázku je patrné, že
nejvýznamnější naleziště ropy jsou v Saudské Arabii, ale také nejsou zanedbatelné v Rusku a Severní Americe. Uhlí se nachází zejména v Rusku a Asii. Významná naleziště zemního plynu pak najdeme zejména v Rusku.
Obrázek č. 5- Světová naleziště fosilních paliv
4.1.1. Uhlí
Prakticky v každé zemi můžeme nalézt zásoby uhlí. Jsou odhadovány na 156 let v celkové výši 909054 milionů tun12 . Jak ukazuje následující graf č.6. a tabulka č. 7, největší zásoby se nalézají v Pacifiku, kde se zásoba pohybuje kolem 300000 milionů tun. Tabulka znázorňuje rezervy v konkrétních zemích, kde má největší zásoby jednoznačně USA přes 240000 milionů tun. První sloupec zaznamenává podíl antracitu a černého uhlí na celkovém množství. Sloupec druhý pak podíl hnědého uhlí a lignitu na celkovém množství.
Graf č. 6- prokázané světové rezervy uhlí v tisících milionech tun, zdroj:BP Statistics 2005
Tab. č. 7-Rezervy uhlí v jednotlivých zemích v roce 2005
Country Anthracite and bituminous Coal Subbituminous coal and lignite Total
World:Total 478771 430293 909064
Australia 38600 39900 78500
Brazil 10113 10113
Canada 3471 3107 6578
China 62200 52300 114500
Colombia 6230 381 6611
Germany 183 6556 6739
India 90085 2360 92445
Kazakhstan 28151 3128 31279
Poland 14000 14000
Russian Federation 49088 107922 157010
South Africa 48750 48750
Ukraine 16274 17879 34153
USA 111338 135305 246643
Other Countries 10401 51342 61743
Světová průměrná spotřeba uhlí je kolem 5000 milionů tun ročně, jak ukazuje tabulka č. 8, z toho 75% je využíváno pro výrobu elektřiny. Region Číny a Indie ročně spotřebuje více
jak 2500 milionů tun a předpokládá se, že v roce 2025 se bude jeho spotřeba pohybovat kolem 3000 milionů. V USA se ročně spotřebuje zhruba 1000 milionů tun, z toho 90% pro výrobu elektřiny. Světová spotřeba uhlí dosáhne v roce 2020 téměř 6,9 miliardy tun, tj. o 46 procent více než v roce 1996. I přesto se však podíl uhlí na celkové spotřebě primárních energií sníží z 24,7 procenta na 22,6 procenta13.
Tab.č.8- světová spotřeba uhlí
Global Hard Coal Consumption
1985 1995 2005e
World 3196 Mt 3653 Mt 4990 Mt
Selected Regional Aggregate Estimates
Europe 18% 12% 7%
FSU 17% 8% 6%
North America 22% 22% 19%
Asia-Pacific 38% 53% 63%
Následující graf č. 9( Figure 49) demonstruje, jaký podíl na světové spotřebě energie ( v různých sektorech) zaujímá uhlí v letech 2003, 2015 a 2030.
Graf č.9- podíl uhlí ve světové spotřebě v jednotlivých sektorech
.
Evropská unie většinu své potřeby naplňuje dovozem a v EU nehraje uhlí tak významnou roli jako kupříkladu ropa (okolo 15% celkové spotřeby paliv), ale z regionálního hlediska jsou v EU stále ještě státy které mají velmi vysoký podíl uhlí na svých PEZ (zejména se to týká Dánska, Německa, Řecka, Irska a Velké Británie které mají více než 45% vyráběno z uhlí).
Z hlediska geopolitické bezpečnosti je na tom Evropa mnohem lépe nežli u ostatních fosilních paliv. Kromě toho že v Evropě se nacházejí nezanedbatelné zásoby, je dovoz uhlí značně diversifikován. K nejvýznamnějším světovým dovozcům uhlí do Evropy patří Spojené státy, Rusko, Ukrajina, Kanada, Jihoafrická republika, Austrálie, ale v současnosti k nim přibyla i Indonésie, Kolumbie a Venezuela. Následující tabulky č. 10 a č. 11 znázorňují nejvýznamější světové vývozce a dovozce uhlí v roce 2005.
Tab. č.10- nejvýznamější vývozci uhlí pro rok 2005
Top Coal Exporters (2005)
Total of which Steam Coking
Australia 231 Mt 106 Mt 125 Mt
Indonesia 108 Mt 89 Mt 19 Mt
Russia 76 Mt 67 Mt 12 Mt
South Africa 73 Mt 72 Mt 1 Mt
PR China 72 Mt 66 Mt 6 Mt
Colombia 56 Mt 55 Mt 0.1 Mt
USA 45 Mt 19 Mt 26 Mt
Canada 28 Mt 1 Mt 26 Mt
Poland 21 Mt 18 Mt 3 Mt
Tab. č.11- nejvýznamější dovozci uhlí pro rok 2005
Top Coal Importers (2005)
Total¹ of which Steam Coking²
Japan 178 Mt 114 Mt 63 Mt
Rep of Korea 77 Mt 56 Mt 21 Mt
Chinese Taipei 61 Mt 57 Mt 5 Mt
UK 44 Mt 37 Mt 7 Mt
Germany 38 Mt 31 Mt 7 Mt
Na prvním místě v produkci uhlí je Čína, která produkuje přes 2000 milionů tun ročně, jak můžeme vidět v tabulce č. 12 .
Tab. č.12-deset největších světových producentů uhlí
Top Ten Hard Coal Producers (2005e)
PR China 2226 Mt Russia 222 Mt
USA 951 Mt Indonesia 140 Mt
India 398 Mt Poland 98 Mt
Australia 301 Mt Kazakhstan 79 Mt
South Africa 240 Mt Colombia 61 Mt
Uhlí má oproti ostatním ušlechtilým palivům velkou nevýhodu, protože se jedná o poměrně těžkou substanci (na 1KJ energie) a navíc uhlí produkuje v každé fázi distribučního řetězce signifikantní znečištění (SOX, NOX, CH4, prach, odpadní vody z uhelných prádel atd.).
Česká republika
Z hlediska uhlí, nebo tuhých fosilních paliv obecně, není Česká republika závislá na dovozech a naopak sama uhlí vyváží, jak můžeme vidět v tabulce č.13. V případě dovozu se v roce 2001 jednalo o černé uhlí a to z Polska (99,5%). Hnědé uhlí se do ČR nedováží, naopak je předmětem vývozu do Maďarska (25%), Slovensko (6%) a Německa (69%). V příloze č.2 je vidět jasný útlum těžby černého uhlí (životnost zásob je vypočítávána na základě velikosti těžby surovin a objemu jejich bilančních prozkoumaných zásob) a stále pokračující těžba uhlí hnědého (s mírnějším útlumem neboť za deset let těžby klesly zásoby pouze sedm let). V ČR tvoří tuhá paliva cca 50% z celkové spotřeby paliv.
Budoucnost
Třebaže většinu energetických potřeb je v Evropě pokrýváno pomocí ropy a zemního plynu, stále nelze z mozaiky primárních energetických zdrojů uhlí vyloučit. Uhelný průmysl, zejména v Evropě má vysokou intensitu zaměstnanosti a je silně regionálně vázán na místa výskytu uhelných slojí. Vytváření zásob tuhých paliv, jak o tom uvažuje EU, pokud by se
TAB. 13.: ZDROJE TUHÝCH PALIV V ČR (TJ) domácí těžba dovoz vývoz
1999 985 433 40 870 266 421
2000 1 078 436 45 029 229 690
2001 1 082 119 46 517 223 341
hodnoty nezaměstnanosti v některých evropských regionech (Německo, Polsko, V. Británie, ale i Česká republika jsou k tomu náchylné).
4.1.2. Ropa
Na rozdíl od uhlí je ropa, v jednotlivých světových regionech velmi nerovnoměrně zastoupena. Další nevýhodou této suroviny je to, že 75% světových zásob se nalézá na území zemí sdružených do ropného kartelu OPEC a ceny ropy jsou do značné míry diktovány právě tímto uskupením (příklad z roku 1999 a 2000 kdy rozhodnutí států OPEC o umenšení těžby dokázalo vyhnat dovozní cenu z 3680 Kč za tunu na 7486 Kč za tunu). Evropský region má zásoby ropy zejména v oblasti Severního moře. Více než 50% své spotřeby dováží EU ze států OPEC. Obrázky č.14 a č.15 demonstrují světové zásoby ropy a to jak jednotlivých oblastí, tak podíl v procentech konkrétních států. Z obrázků je jednoznačné, že největší zásoba se nachází v Saudské Arábii, kde je zásoba 262 milionů barelů14. Celkové rezervy ropy jsou tedy přibližně 1201 milionů barelů15 a odhadují se přibližně na 40 let.
Obrázek č. 14- Světové zásoby ropy v milionech barelech, BP Statistics 2005
14 Jeden barel je přibližně 160 litrů
15 Energy Information Administration-Official Energy Statistics from the US Government
Obr. č.15-procentuální podíl na světových rezervách ropy jednotlivých zemích v roce 2005
V roce 2004 byli největší spotřebitelé ropy USA (927,3 mil. t), Čína (308,6 mil. t), Japonsko (250,5 mil. t), Rusko (131,8 mil. t) a Německo (123,2 mil. t). Graf č.16 uvádí data z roku 2005, kde vidíme procentuální spotřebu a produkci ropy v jednotlivých zemích. Poptávka po ropě stoupá v současnosti asi o 2 % ročně.
Graf č.16-podíl na světové produkci spotřebě za rok 2005 v procentech
Ropa je v současnosti nevíce sledovaným světovým zdrojem energie. Její bezpečnostní a enviromentální rámec není dostatečný a západní civilizace si po několika ropných šocích začíná uvědomovat, že ropu lze částečně či zcela nahradit.
V této souvislosti se hovoří zejména o náhradě jako ropy a jejích derivátů jako paliva, protože jako zdroj uhlovodíků pro výrobu plastů je stále ropa klíčová. V současnosti existují adekvátní náhražky jako jsou různé rostlinné oleje, vodíkové články a nízkouhlíkové alkoholy. Jejich širšímu použití brání zejména rozšířenost ropy a neschopnost konkurovat tomuto zdroji. Orgány EU se zabývají myšlenkami na dotační zvýhodnění těchto paliv, aby se zvýšila jejich konkurenceschopnost.
Závislost Evropy na ropě zejména z oblasti středního východu je z dalších bezpečnostních rizik tohoto paliva. Z oblasti středního východu se rekrutuje většina náboženských teroristických skupin a závislost Evropy na palivu z této oblasti jí neumožňuje přijímat snadno patřičná protiopatření proti této hrozbě.
Co se týče ceny ropy, tak její historické maximum bylo v roce 1980, během druhého ropného šoku, kdy byla v dnešních cenách (tj. očištěna od inflace) až na úrovni 90 dolarů za barel. Poté dlouhodobě klesla v důsledku otevření nových ropných polí mimo Blízký východ, jako např. v Severním moři. Minimum bylo v lednu 1999 (12 dolarů za barel), kdy asijská ekonomická krize snížila poptávku. Pak cena ropy začala stoupat až na poslední maximum 70,85 dolarů za barel koncem srpna 2005 v důsledku hurikánu Katrina. Nyní se cena ropa pohybuje okolo 60 dolarů za barel.
Současnou situaci lze považovat za ropnou krizi, která je zřejmě způsobena na jedné straně stále rostoucí poptávkou, nejvíc v jihovýchodní Asii (zejména v Číně), a na druhé straně nedostatečnou kapacitou rafinérií hlavně v USA. Tento fakt je popsán v kapitole 5.3.4 tzv. Hubertovou teorií, kde zastánci Hubbertovy teorie tvrdí, že jak se přibližujeme datu konečného vrcholu těžby, neustále se zmenšuje tzv. rezervní těžební kapacita, tj. množství ropy, o které mohou těžařské firmy krátkodobé zvýšit svoji produkci v případě převisu poptávky. Dnes je skutečně tato rezervní těžební kapacita na svém historickém minimu a tvoří pouhá dvě procenta celosvětové produkce (ještě před několika lety se pohybovala v rozmezí 8–10 procent). Lokální výpadky těžby, jako byl např. hurikán Katrina, pak vyvolávají velké výkyvy v ceně ropy. Na druhé straně odpůrci Hubbertovy teorie pokles rezervní těžební i rafinérské kapacity připisují chronicky nedostatečným investicím kvůli dlouhodobě nízké ceny ropy.
Česká republika
Z Česká republiky bylo v roce 2004 dovezeno 6 454 tisíc tun ropy. Z toho 69 % pocházelo z Ruské federace, 16,5 % z Ázerbájdžánu, 4,4 % z Kazachstánu, 4 % ze Sýrie, 3 % z Alžírska a 2,9 % z Libye. V českých rafinériích činila výroba benzínu 1 266 tisíc tun a výroba motorové nafty 2 236 tisíc tun. Čistý dovoz benzínu činil 747 tisíc tun a motorové nafty 970 tisíc tun (hlavně ze Slovenska)16.
Česká republika těží v současnosti ropu ze 16 ložisek situovaných ve vídeňské pánvi a karpatské prohlubni. Přehled těžby dovozu a vývozu ukazuje tab. č.17. V roce 2001 bylo do České republiky dovezeno 6005 kilotun ropy a to zejména z Ruska (71,1%), Ázerbajdžánu (9,4%), Libye (8,4%), Kazachstánu (6,5%) a Alžírska (3,8%). Z hlediska geopolitické bezpečnosti je tedy největším zájmem oblast bývalého Sovětského Svazu, neboť odsud přichází do ČR nejvíce ropy a jejích produktů.
5.1.3. Dlouhodobá předpověď spotřeby a vyčerpání ropy
Tzv. Peak oil je teorie založená M. King Hubertem. Je to kontroverzní teorie ropného vrcholu, které se říká, po jejím otci, Hubbertova teorie. Tato teorie se zabývá dlouhodobými předpověďmi spotřeby a vyčerpání ropy. Tvrdí, že z důvodu neobnovitelnosti zdroje ropy, musí úroveň těžby ropy nevyhnutelně dosáhnout svého vrcholu a poté začne klesat. Jak můžeme vidět na obrázku č. 18, těžba ropy podle této teorie sleduje tzv. Hubbertovu křivku (podobnou Gaussově křivce). Nejvíc kontroverzní na této teorii je datum, kdy má tento vrchol nastat.
M. King Hubbert, sledoval těžbu ropy ve Spojených státech a zpozoroval, že nejvíc amerických ropných nalezišť bylo nalezeno počátkem 30. let 20. století a na základě toho předpověděl, že těžba ropy v USA dosáhne vrcholu okolo roku 1970. V roce 1971 těžba ropy
TAB.17.: ZDROJE ROPY V ČR (kt) domácí
těžba dovoz vývoz
1999 176 5 997 109
2000 168 5 819 111
2001 178 6 005 119
v USA dosáhla skutečně svého vrcholu a od té doby v souladu s touto teorií klesá. Poté, co těžba ropy v USA začala upadat, začal ceny ropy diktovat ropný kartel OPEC, což vedlo k první ropné krizi v roce 1973.
Obr. č.18- Hubbertova křivka
M. King Hubbert, sledoval těžbu ropy ve Spojených státech a zpozoroval, že nejvíc amerických ropných nalezišť bylo nalezeno počátkem 30. let 20. století a na základě toho předpověděl, že těžba ropy v USA dosáhne vrcholu okolo roku 1970. V roce 1971 těžba ropy v USA dosáhla skutečně svého vrcholu a od té doby v souladu s touto teorií klesá. Poté, co těžba ropy v USA začala upadat, začal ceny ropy diktovat ropný kartel OPEC, což vedlo k první ropné krizi v roce 1973. Do teď dosáhlo vrcholu těžby mnoho oblastí, např. Severní moře v roce 1999 (nyní klesá produkce tempem 10–12 % za rok). I Čína nedávno potvrdila, že dvě její největší ropná pole začínají být vytěžena a mexická ropná společnost Pemex oznámila, že Cantarellské pole, jedno z největších pobřežních ropných polí na světě, dosáhne svého vrcholu v roce 2006 a poté začne těžba klesat o 14 % za rok. Ve světovém měřítku pravděpodobně nebude pokles těžby tak prudký.
Tato teorie avšak neznamená, že po ropném vrcholu ropa náhle dojde, ale že se její těžba bude postupně snižovat. Vzhledem k faktu, že se ropa ve větším měřítku začala těžit asi před 150 lety, se dá očekávat, že zhruba stejnou dobu by mohla těžba ropy pokračovat i po dosažení vrcholu. Problém je ale právě v postupně se zmenšujících objemech těžené ropy, které znamenají budoucí razantní nárůst její ceny. Ropný vrchol je proto také někdy přezdíván
„Konec levné ropy“.
Je těžké předpovědět, z nejrůznějších důvodů (nejvíc asi z důvodu nedostatečného zmapování světových ropných rezerv), kdy nastane vrchol těžby v jednotlivých regionech.
Nová předpověď od společnosti Goldman Sachs předpovídá, že vrchol těžby ropy nastane v
vzata na vědomí až po vrcholu těžby v USA roku 1971, zřejmě i teorie útlumu světové těžby bude uznána teprve, až se tak skutečně stane i ve světovém měřítku.
Tato teorie je také podporována faktem, že křivka objevů nových ropných nalezišť dosáhla vrcholu v šedesátých letech a od té doby neustále klesá. Od roku 1980 spotřebovává lidstvo každý rok více ropy, než činí nové objevy. Dalším argumentem je, že roku 2005 začala dramaticky klesat příprava projektů, které by měly začít těžbu ropy od roku 2008 a náklady na těžbu ropy se stále zvyšují, jelikož ropa je těžitelná už pouze na stále míň dostupných místech.
Podle oficiálních statistik kartelu OPEC, že tzv. lehká sladká ropa (light sweet) se už nyní nachází za vrcholem těžby a její produkce klesá. Tento typ ropy je nejžádanější, protože se nejsnáze zpracovává, a zřejmě bude také nejdříve vyčerpán. Současný nedostatek rafinérských kapacit je podle těchto zdrojů dán právě tím, že rafinérie nejsou připraveny na zpracovávání většího množství těžší ropy s větším obsahem síry, např. z Blízkého východu.
Nicméně odpůrci této teorie podotýkají, že úspěšná předpověď ropného vrcholu v USA nemusí mít žádnou spojitost s vyčerpáním tamních ropných zásob, pouze odráží ekonomickou nevýhodnost těžby v porovnání s importem ropy ze zahraničí. Poukazují také na opakovaně nesprávné předpovědi celosvětového ropného vrcholu. Dle některých je aplikace teorie na svět jako celek neproveditelná kvůli složitým obchodním a politickým vztahům, které mají na těžbu ropy zásadní vliv.
.
4.1.4. Uran
Světové, hospodářsky využitelné zásoby uranu, se pohybují ve výši mezi 1,73 až 9,4 mil. tun, při připočtení zásob předpokládaných činí celkové zásoby 16,9 mil. tun, při současné spotřebě se tak dají zásoby odhadnout na 60-2000 let, kde záleží na použité technologii.
Zhruba 440 jaderně energetických reaktorů ročně podle propočtů Světové nukleární asociace spotřebuje kolem 66 až 67 tisíc tun uranu coby paliva. Důlní produkce stačí uspokojit něco přes padesát procent této potřeby. Zbývající skoro polovina se získává z takzvaných druhotných zdrojů - z vyřazených jaderných hlavic či přepracovaného vyhořelého paliva.
Následující grafy č. 19, 20 ukazují zásoby a těžbu uranu v roce 2005. Největší zásoba je v Austrálii, kde ke kolem 970 tisíců tun. Nejvíce se pak těží bezkonkurenčně v Kanadě, která zaujímá na celkové těžbě každoročně kolem 30%.
Obr.č 19-zásoby uranu ve světě pro rok 2005 Obr. č.20- těžba uranu ve světě pro rok 2005
Největší uranové doly můžeme nalézt v Kanadě, Austrálii, Nigeru a Jižní Africe.
Kanada spolu s Austrálií pokrývají více jak polovinu světové těžby. Těžba uranu se po útlumu na počátku devadesátých let vzpamatovala a značně stoupala až do roku 2001 kdy se ustálila, ale po roce 2005 došlo opět k jejímu podstatnému zvýšení.
První místo v produkci uranu náleží Kanadě podílem 29 % na světových těžby.
Relativně nový důl McClean Lake společnosti Cogema byl otevřen v roce 1999 a vyrábí 3000 t uranového koncentrátu ročně. Ložisko v McArthur River společnosti Cameco má rudu s velmi vysokou koncentrací uranu a dodává rudu z hlubinného dolu do úpravny v Key Lake, která vyrábí 8200 t/rok U308.
Je třeba vzít na vědomí, že cena jaderného paliva sloužícího v reaktorech k výrobě energie je 4x vyšší než cena uranu vytěženého v dole, neboť 3/4 padnou na vrub nákladům potřebným na přepracování uranového koncentrátu v palivo, což jsou velice nákladné procesy. Aktuální náklady na těžbu uranu činí kolem 40 USD/kg.
4.1.5. Jaderná energie, jaderné elektrárny
Základním prvkem sloužícím v jaderné elektrárně jako palivo je 235U. Nahrazování ho jiným izotopem 238U, nebo Thoriem je zakázáno mezinárodní smlouvou o šíření jaderných zbraní (štěpné produkty se používají do jaderných hlavic). Na území Evropy ho nejsou dostačující zásoby, ale z pohledu geopolitického zabezpečení se jedná o poměrně bezpečný zdroj energie, neboť jeho zdroje jsou mnohem diverzifikovanější nežli kupříkladu zdroje ropy
či zemního plynu. V polovině minulého desetiletí se též projevil vliv odzbrojování a na světové trhy se uvolňovalo množství uranu vázaného v jaderných zbraních.
Na konci roku 2002 fungovalo celkem 441 komerčně využívaných reaktorů s čistou kapacitou kolem 364 GWe a spotřebou kolem 66 815 tun uranu. V roce 2020 se odhaduje, že světová jaderná kapacita vzroste na 418 - 483 GWe čistého výkonu (nižší hodnota odpovídá nízké poptávce a naopak). Světová poptávka po palivu do reaktorů také vzroste na 73 495 - 86 070 tun za rok. Tyto předpovědi se budou silně lišit v závislosti na rozdílné situaci v různých regionech. V roce 2005, jak můžeme vidět na obrázku č. 21 používalo nejvíce jaderné energie USA a Francie, nejméně pak Slovensko. V EU je 35% elektřiny produkováno z jaderných
elektráren.
Obr. č. 21- země s nejvyšším instalovaným výkonem (jaderná energie)
U uranu je problém s environmentálními dopady těžby, neboť ta se většinou provádí loužením kyselinou a je pro životní prostředí více než nepříznivá. Další problém je ukládání vyhořelého paliva a rekultivace či sanace vlastní elektrárny po skončení produkce. To jsou problémy, které zatím ČR nemusela řešit, protože před vlastním uložením vyhořelého paliva je třeba nechat palivové články „vychladnout“. Vyhořelé palivo má ČR v JE Dukovany, kde je situovaný též mezisklad. V současné době se intenzivně diskutuje možná lokalita úložiště.
Na sanaci JE je vytvořen speciální fond, ale zkušenosti v tomto směru jsou v ČR malé.
Zdálo se, že jaderné elektrárny dokáží vyřešit zásobování elektřinou ve vyspělých zemích, ale katastrofy koncem minulého století (1986 Černobyl, sedm let před tím 1979
Three Mile Island), stejně jako problémy s radioaktivním odpadem ukázaly slabiny jaderné energie. Od jedenáctého září si světová veřejnost začíná uvědomovat, že jaderná hrozba může přijít i jako výsledek teroristického útoku na jadernou elektrárnu, mezisklad vyhořelého paliva, či na úložiště radioaktivního odpadu.
Evropská veřejnost je v náhledu na jadernou energii dosti kritická (viz spory kolem české JE Temelín), mnohem více nežli je tomu v České republice. Stoupající tlak environmentálně orientovaných politických stran má za následek odstupování od jaderné energie. K tomuto tématu se vrátíme v následujících kapitolách, kde bude poukázáno na fakt, že se bez jaderných elektráren neobejdeme, pokud chceme dodržet úmluvy z Kjota a jít cestou trvale udržitelného rozvoje.
Česká republika
Jaderná energie je bezesporu využívaným zdrojem energie v ČR kde porývá asi cca 20% produkce elektrické energie. V České republice v současnosti fungují 2 elektrárny JE Temelín (instalovaný výkon cca 2000 MW) a JE Dukovany (instalovaný výkon 1760 MW).
Česká republika, která v minulosti těžila hodně uranu, upouští v současnosti od jeho těžby, což je vidět i na životnosti zásob v ČR jak ukazuje obrázek č. 22 (životnost zásob je vypočítávána na základě velikosti těžby surovin a objemu jejich bilančních prozkoumaných zásob). V roce 2001 činila těžba uranu 490 tun, přičemž spotřeba v JE Dukovany je asi 330 tun ročně. Přebytek putoval do státních hmotných rezerv. Přestože se spuštěním JE Temelín dosáhne roční spotřeba cca 690 tun, lze považovat zabezpečení touto surovinou lze v ČR za dostatečné.
Obr. 22.: Životnost zásob uranu v ČR
19,87
40,94
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
1990 2000
roky Zdroj: Geofond ČR
Budoucnost
Budoucnost jaderné energetiky v Evropě je nejistá. Evropa na jednu stranu jadernou energii odmítá17, ale na druhou stranu je pro ní jednou z možných cest jak dostát svým mezinárodním závazkům týkajících se klimatické změny. Spotřeba energie v EU stoupá a emise se nedaří snižovat tak, aby se dařilo naplňovat závazek z Kjóta (8% snížení oproti roku 1990). V roce 1999 se švédská vláda rozhodla uzavřít jadernou elektrárnu v Barsebäcku, která po 23 let produkovala 4 miliardy kWh za rok. To je nahrazováno importem elektřiny dánských nebo německých elektráren (většinou uhelné), což má za následek nepřímé emise ve výši 4 miliónu tun CO2 za rok (cca 8% Švédských emisí). Pro celou Evropskou unii se
„úspora“ skleníkových plynů v jaderných elektrárnách odhaduje na 300 miliónů tun CO2
ročně. Od roku 2003 začíná v ERA (European Research Area) platit 6FP (šestý rámcový program) pro výzkum a vývoj, kde jsou alokovány nezanedbatelné prostředky právě na bezpečnost jaderné energetiky a nakládání s jaderným odpadem.
Dalším směrem kterým se ubírá budoucnost jaderné energetiky v EU je cesta jaderné fůze. Při jaderné fůzi dochází ke slučování atomů vodíku (z těžké vody D2O a T2O) za vzniku hélia a tepelné energie. Evropská společnost JET (Joint European Torus) je světovou špičkou na poli výzkumu v oblasti jaderné fůze a jako výsledek tohoto úsilí začne v tomto, nebo v příštím roce v Kanadě výstavba prvního mezinárodního reaktoru ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) s instalovaným výkonem 500MW na němž se podílí kromě EU také USA, Japonsko Kanada a Rusko. Pokud projekt ITER dopadne úspěšně budou následovat fáze DEMO a PROTO, které budou již používat termonukleární reaktor k dodávkám do energetické sítě. Těžkovodní reaktory mají oproti štěpným reaktorům několik značných předností.Za prvé prakticky nepotřebují palivo,(jen řádově m3 za rok), dále nižší radiační potenciál a mnohem nižší nebezpečnost havarijního stavu.
4.1.6. Zemní plyn
Zásoby zemního plynu jsou opět rozvrstveny ve světových regionech velmi nerovnoměrně. Stav světových rezerv ukazuje Obr.č.23. Hned po Rusku, kde jsou jednoznačně největší zásoby největší na Středním východě se všemi riziky tím spojenými, i když na rozdíl od ropy zemní plyn je do Evropy (a potažmo i české republiky) dodáván zejména ze severního moře a ze zemí bývalého SSSR.
17 I když v průzkumu Evropského barometru se dvě třetiny respondentů rozhodly ponechat si jadernou energii
