W ÚSTŘEDN JADERNÁ. Svfi * / W o ČESKOSLOVENSKA KOMISE PRO ATOMOVOU ENERGII. ^ u L í I ^ * ' i ~ i I, r' / V ' - > i * v - i M - w / r /

Transkript

1 ČESKOSLOVENSKA KOMISE PRO ATOMOVOU ENERGII JADERNÁ Svfi * / W o \ >-= i -'I - 'I.1; l ' s - I t ' ^ ' I i ~ i I, r' / ^ u L í I ^ * ' V* / V ' - > i * v - i M - w / r / W ÚSTŘEDN

2 OBSAH Úvod 3 1. Význam energie a vývoj jeji spotřeby 5 2. Energetické zdroje a možnosti jejich využíváni Ekonomické aspekty jaderné energetiky Štěpná řetězová reakce a jaderné reaktory Jaderné elektrárny Jaderný palivový cyklus Bezpečnostní aspekty jaderné energetiky Povolování jaderných elektráren Jaderné elektrárny, člověk a životni prostředí 78 Seznam otázek 88

3 JADERNÁ ENERGETIKA V OTÁZKÁCH A ODPOVĚDÍCH Pro Československou komisi pro atomovou energií připravilo ÚSTŘEDNÍ INFORMAČNÍ STŘEDISKO PRO JADERNÝ PROGRAM Praha Zbraslav, 1985 Odpovědná redaktorka prom. fil. Věra Vojtiková Technický redaktor Jaroslav Fuchs Vedoucí vydavatelského úseku JUDr. Jaroslav Kynčl Účelová publikace pro pracovníky v oblasti jaderného programu Náklad 1000 výtisků /85

4 UVOD Rozvoj národního hospodářství a s ním i Životní úroveň každého z nás je neoddělitelně spjata s dostatkem energie. Tuto skutečnost si uvědomuj i lidé na celen světě, obzvláště V současné době, kdy dochází k historické výměně pi'imárnz'ch zdrojů energie. 5n<ix>gc tikz dvacátého století založená na fosilních palivech pomalu konci; napp. v CSSH budou již počátkem příštího století vyčerpány zdroje energetického uhlí. Do jednadvacátého století nastupuje jako jediná reálná alter nativa jaderná eneraezika,která nejenže nahradí klasickou energetiku, ale umožní i další nebý oalý rozvoj. Všechny ostatní alternativu založené na primárních zdrojích s malou hustotou energie, napp. využití slunečního záření, biomasu ap., se ukázaly jako technicky a zejména ekonomicky nereálné Tragické zahájení jaderné éry lidstva však zůstává stále v paměti a celosvětově přispělo k diskusím o problémech bezpečnosti jaderných elektráren z hlediska možnosti úniku radioaktivního záření. V tomto směru si i u nás lidé kladou otázky o možných dopadech jaderné energetiky na pracovní a životni prostředí. S cílen: objektivně informovat naši vepejnoot předkládá ÚISJP tuto publikacij jejíž snahou je umožnit komplexní pohled na problémy jaderné energetiky formou odpovědí na nejčastěji se opakující otázky.

5 1. VÝZNAM ENERGIE A VÝVOJ JEJÍ SPOTŘEBY 1.1 Jaký je vztah mezi spotřebou prvotních energetických zdrojů a hrubým národním produktem? Všeobecně je uznávána skutečnost, že určujícími faktory rozvoje materiální výroby a lidské civilizace vůbec jsou prvotní energeticko; zdroje, která jsou v dané etapě rozvoje k dispozici. Úlohu energie v národním hospodářství názorně ilustruje graf na obr. 1.1, na němž je znázorněna závislost mezi spotřebou prvotních energetických zdrojů a hrubým národním produktem na jednoho obyvatele v řadě zemí světa. Z grafu je patrné, že vysoká tvorba hrubého národního produktu je spojena i s vysokou spotřebou prvotních energetických zdrojů. Při hodnocení vzájemného vztahu obou ukazatelů zjištujeme, že mezi zeměmi s přibližně stejným hruaým národním produktem existují rozdíly ve spotřebě energie. Tyto rozdíly jsou dány například odlišnými klimatickými podmínkami, rozdíly ve struktuře výroby, rozdílnou hustotou obyvatelstva, nestejnou úrovní produktivity práce a efektivnosti spotřeby, rozdíly v úrovni mechanizace a elektrizace, v tradicích apod. Mimořádně příznivý výsledek, který dociluje Švýcarsko, je uskutečňován výhodnou strukturou a vysokou technickou úrovní průmyslové výroby a dalšími mimořádnými zdroji ekonomiky /cestovní ruch - bankovnictví/. mp = měrné palivo kgmp= kilogram měrného paliva kgmp=7 OOO kcal /kilokalorií/ J/joulů/ = 10 3 J = 0,239 kcal 1 tmp = 29, J =29, 3 GJ /gigajoulů/ 1 mld. trap-29, J = 29,3 EJ /exajoulů/ 1 j2 J = 34,1 mil. tmp Obr. 1.1 io' # ctyv. Závislost vytvořeného hrubého národního produktu /I 000 US $/ /'obyv./ na spotřebě prvotních energetických zdrojů /tmp/obyv./ v roce 1980 ' ' tr-d /obyv lo Spotřeba prvotních energetických zdrojů na jednoho obyvatele v top Pramen: /l/ LNO-V,'orld Energv Statistics 1981 / 2 / Vorle Bank Atlas

6 1.2 Je teorie nulového ekonomického růstu realizovatelná v praxi? Někteří odpůrci jaderné energetiky a techniky vůbec se domnívají, že narůstající energetická a ekologické problémy by se mohly lépe řešit, kdyby byla přijata zásada nulového ekonomického růstu. Tuto teorii však nelze v praxi uskutečnit, neboř produkci nejzíkladnějších životních potřeb člověka bude třeba zvyšovat už jen z toho důvodu, že na Zemi nyní každoročně přibývá asi 90 miliónu obyvatel. K uspokojení základních potřeb těchto nových obyvatel je nutno každoročně rozšiřovat plochu obdělávané půdy o 18 miliónů ha, vyrobit 45 miliónů tun potravin, zabezpečit 72 miliónů m vody, vyrobit 4 milióny tun umělých hnojiv a vybudovat elektrárny o výkonu zhruba 90 GWe /tab. 1.1/. To vše bude vyžadovat značné množství energie. Spotřeba energie však poro/'.te i z jiných důvodů, například: - bude třeba zvýšit životní droveň stávajícího počtu obyvatel, a to zejména v rozvojových zemích; - s pokračující industrializací poroste spotřeba kovů, umělých hmot a dalších produktů na jednoho obyvatele, zejména v rozvojových zemích; - bude nutno zabezpečit větší úrodnost půdy /umělá hnojiva, zavlažování, rozvoj mechanizace aj./; - postupné vyčerpávání zásob bohatých rud a surovin povede k tomu, že bude třeba těžit měno bohatá suroviny z větších hloubek nebo v méně přístupných oblastech Země; - poměrně velké množství energie bude vyžadovat i ochrana životního prostředí. Ze všech těchto, ale i z jiných důvodů je nutno očekávat další růst spotřeby energie, který bude ještě rychlejší než růst počtu obyvatelstva. Tabulka 1.1 Zdroje, které potřebuje nový obyvatel planety Zdroj Páda Potraviny Voda Umělá hnojiva Elektřina Zdroje pro jednoho obyvatele Země /l/ 0,2 ha 500,0 kg/rok 2,2 l/den*'' 45,3 kg/rok 1 kw Zdroje pro roční přírostek obyvatel v počtu 90 mil. /2,1/ 13 mil. ha 4 5 mil. t 198 Tnil.l/den* x/ 4,1 mil.t/rok 90 mil.kw x/ xx/ Pramen: voda požívaná pro zachování životních funkcí lidského organismu /poznámka aut. kol./ 2,3 m 3 /s - v^kon Podolská vodárny v Praze je 2,85 n?/s /poznámka aut. kol./ /I/ Kniha: Annual Review of Nuclear Science. Vol.16,1966, s. 375 / 2/ Rudé právo, Jaký byl vývoj světové spotřeby primární energie a její struktury po druhé světové válce? Období po druhá světová válce lze rozdělit do dvou etap. První zahrnuje období do roku 1970 do vzniku prvních konkrétních projevů světové ropné krize; druhá zahrnuje období po roce V letech 1950 až 1970 vzrostla světová spotřeba prvotních energetických zdrojů třiapůlkrát, a to ze 2,41 mld. tmp na 6,45 mid. tmp /tab. 1.2/. V tomto období dosahovaly roční přírůstky v průměru árovně 5 %. Velké zvýšení ceny ropy nepříznivě ovlivnilo světovou ekonomiku, což se odrazilo i ve snížení spotřeby energie. Proto v letech 1970 až 198o byl. 6

7 průměrný celosvetový prfrůstek spotřeby energie pouze 2,8 i /tab. 1.2/. V období 1980 ai 1982 došlo dokonce k poklesu spotřeby prvotních energetických zdrojů /tab. 1.2 a obr. 1.2/. Po roce 1950 se výrazné změnila i struktura energetických zdrojů, charakterizovaná poklesem podílu tuhých paliv a zvýšením podílu kapalných a plynných paliv. Podíl uhlí například poklesl do roku 1980 z 61,2 % na 30.7 i, podíl ropy a zemní ho plynu se naopak zvýšil z 37 i v roce 1950 na 65,8 «, v roce 1980 /tab. 1.2 a obr. 1.3/. Tabulka 1.2 Světová spotřeba prvotních energetických zdrojů /PEZ/ v letech 1530 az 1981 řpotřoha TEZ celkem Počet obyvatel Spotřeba FEZ na 1 obyvatele Jednotka n 1 t d j.. t rip x/i , ,52 ÍO, 3 nld , tmp/obyv I l.'l 2.18 TuhA paliva nld.tmp *."3 2, 07 2, , podii , , 6 33,5 33,2 30,7 33,4 Kapalni paliva mld.tmp O,65 C , 90 2, podíl % , , 3 44, ,3 37,2 Plynná paliva podíl!nid. tmp 1 0,24 10, 1 0, 38 12,3 0,59 14,9 0, 86 17, , ,33 21,5 1, Elektřina podii nld.tmp 1 0,04 1,3 0,06 1, , O a ,5 2,as 27.a Vy voj spotřt-ly % ioo 127,4 164,7 206, 2 26 ".6 353, i 5 0 5, 3 4 t s Pr&nérné roční přírůstky x/ 1 mld.tmp - 29,3 EJ /viz obr. 1.1/ Pramen: /!/ LMO - World Energy Statistics 1982 ;2J ť.norgy, electricity and nuclear power estimates. IAEA 1985 Obr. 1.2 Světová spotřeba prvotních energetických zdrojů v letech Pramen: UNO - World Eneray Statistics

8 Obr. 1.3 Struktura světové spotřeby prvotních energetických zdrojů v letech 1950 až o SO Mktriiw J.a 2.«\ 3.5 3,» il.2 J3.«3o.7 12.O tahá paliva TO to SO J0.O 31.3 plynná ptun 21.» 40 SO -té', i 'Sílo ^ l4,n <t i kaptlal paliva 20 lo xno W TO m m Pramen: UNO - World Energy Statistics 1982 Tabulka 1.3 Závislost některých hospodářsky vyspělých nesocialistických států na dovozu prvotních energetických zdrojů /PEZ/ v roce / 2/ Spotřeba PKZ Saldo zahraň, obchodu Stupeň závislosti na dovozu /!/ /l/ n/ /l/ mi 1.tmp mil.tmp % USA b ,1 260, 1 11,9 Japonsko ,1 405, 2 97,9 NSR 4,6 32, S 47,9 51,4 338,S 131, 7 53,7 Francie 4 1, O r >5,0 71,0 82, 3 216,4 171, 3 79,2 I tálic- 53, 1 73, 5 31,3 83, 1 163,2 156, 9 96,1 SpanuIsko _ 86,8 74,9 86,3 Belqie 32,6 5 9,0 81,8 M, 2 52,7 52,6 99,8 Švédsko _ 41,1 30,8 74,9 Rakousko 27,8 r- a\ > < Finsko 22,4 22, 1 98,7 Svýca rsko , 2 16, 2 73,0 70, 9 Pramen: /l/ Bulletin d' In formations Scientifiques et Techniques, 1977, č. 221, s. 69 /2/ UNO - World Energy Statistics

9 1.4 Jaký je vztah mezi spotřebou energie a produkcí paliv? Rostoucí spotřeba energie a nedostatek domácích energetických zdrojů se ve většině zemí odrazily v jejich zvyšující se závislosti n.i zahraničních dodávkách paliv, což je patrno z tab Vyšší spotřeba je kryta hlavně dovozem ropy ze 2emí Středního východu, Afriky a Karibské oblasti. V roce 1982 bylo ve světě jen několik hospodářsky vyspělých zemí, které byly z energetického hlediska soběstačné. Patřily mezi ně SSSR, Kanada, Velká Británie, Austrálie, Nizozemí, Polsko a Norsko. Většina ostatních zemí byla v různé míře závislá na zahraničních dodávkách paliv. Energetická závislost západoevropských zemí a Japonska se v roce 1982 pohybovala od 50 do téměř ÍOO % a z 92 rozvojových zemí dovážejících ropu je dnes 64 odkázáno z více než 75 % na dovoz ropy. Protože dovoz stále dražší ropy zhoršuje ekonomické výsledky a velmi zatěžuje platební bilanci, snaží se postižené země realizovat různá opatření ke snížení své energetická závislosti. 1.5 Jak se vyvíjela cena ropy od roku 1970? Tabulka 1.4 Výdaje kapitalistických a rozvojových zemí za ropu /v miliardách dolarů/ odhad Ropa prošla po roce 1970 dvěma cenovými šoky, a to v letech 1973 až 1974 a v letech 1978 až Jestliže v roce 1970 byla ropa nejlevnějším energetickým zdrojem /12 $ft - Perský záliv/, vzrostla její cena v roce 1974 na 81 $/t a v roce 1981 dokonce na 244 $/t /viz obr. 1.4/. Hospodářsky vyspělé země dovážející ropu snížily tempo ekonomického růstu, zároveň však učinily řadu opatření, vedoucích ke snížení spotřeby kapalných paliv. Vlivem těchto opatření se cena ropy nyní stabilizovala r\a g/t. Světová cena ropy se obvykle udává za barel, tj } 1 t je v průměru 7,25 barelu. Vlivem růstu cen se podstatným způsobem zvyšovaly i výdaje jednotlivých zemí za ropu. V nesocialistických zemích vzrostly například z 20 mld. $ v roce 1972 na více než 300 mld. 0 v ror2 1980, z toho v rozvojových zemích ze 3 na 50 mld. $ /tab. 1.4/. Na druhá straně vzrostly příjmy zemí exportujících ropu z necelých 8 mld. v roce 1970 na téměř 130 mld. 0 v roce 1977 /tab. 1.5/. Tím *se posílily jak ekonomické, tak i politické pozice zemí OPEC. OPEC» Organizace zemí vyvážejících ropu /Organization of Petroleum Exporting Countries/ Pramen Výdaje celkem ~20 ~4 3 >100 >300 /l, 2/ USA 4,3 7,5 25,2 ÍOO /1,2/ Země EHS celkem ] 5 40 ÍOO Z toho: NSR 5,1 11,4 /l/ Velká Británie 3,3 9 /l/ Francie 3,4 9,1 36 /1, 2/ Itálie 2,1 6,9 /!/ Japonsko 6,7 21, rozvojových zemí /podle lídaja Světové banky/ 5,2 14,9 50 /3, 2/ Pramen: /l/ Energy Development 1/7, 1974, č. 168, s. 7 /2/ Reuter-ČTK /3/ Bulletin of the Atomic Scientists 30, 1974, č. 4, s. 5 9

10 Tabulka 1.5 Příjmy zemí OPEC za ropu Rok io 6 $ Pramen /l/ /l/ /l/ /l/ /l/ /l/ / 2/ ÍOO / 2/ OOO / 3/ 150 US $ za 1 tunu Pramen: /l/ Bulletin d"informations Scientifiques et Techniques, 1977, č. 221, s. 73 /2/ Reuter-CTK, /3/ Výběr informací z jaderné techniky 13, 1984, č. 7-8 Obr. 1.4 Vývoj světových cen ropy v letech 1970 až 1983 Pramen: Hospodářské noviny č. 15, ročník 1982, str Jaký byl vývoj výroby a spotřeby uhlí, ropy a zemního plynu? Světová spotřeba uhlí se zvýšila z 1,5 mld. tmp v roce 1950 na 2,7 mld. tmp v roce 1982, tj. přibližně o 83 I, zatímco spotřeba ropy ve stejném období vzrostla táměř šestinásobné - z 0,6 na 3,5 mld. tmp - a spotřeba zemního plynu více než sedminásobné, z O,24 na 1,84 mld. tmp /tab. 1.2/. V roce 1982 bylo nejvíce uhlí vytěženo v USA /624 mil. tmp/, v SSSR /496 mil. tmp/, v ČLR /463 mil. tmp/ a v Polsku /165 mil. tmp/ /tab. 1.6/. V témže roce nejvíce ropy vytěžil SSSR /892 mil. tmp/, USA /697 mil. tmp/ a Saúdská Arábie /489 mil. tmp/ /tab. 1.7/. U těžby zemního plynu bylo pořadí následující: USA /602 mil. tmp/, SSSR /594 mil. tmp/, Kanada /96,4 mil. tmp/ a Nizozemí /77 mil. tmp/ /tab. 1.8/. Rychle rostoucí produkce ropy a zemního plynu vyvolala obavy, budou-li stávající světová ložiska schopna krýt dlouhodobé požadavky na energii. Podle názorů odborníků budou při současném tempu produkce vyčerpány ekonomicky vytěžitelné zásoby ropy a zemního plynu za několik desetiletí a zásoby uhlí za několik století /tab. 1.9/. Praifen: UNO - World Energy Statistics 1982 Tabulka 1.6 Pořadí států v těžbě tuhých paliv /mil.tmp/ a jejich podíl na světová těžbě tuhých paliv /%/ v r Stát těžba podíl na svět. těžbě mi 1. tmp % Svát ,0 1 USA 624,1 23,0 2 SSSR 495,6 18,3 3 Cína 463,2 17,1 4 PLR 164,6 6,1 5 NSR 127,5 4,7 6 Austrálie 109,0 4,0 7 Velká Británie 103, 3 3,8 3 JAR 102,3 3,8 9 Indie 93,9 3,5 10 NDR 84,2 3, celkem 2 367,7 37,3 Pramen: UiíO - World Energy Statistics

11 Tabulka 1.7 Pořadí států v těžbě kapalných paliv /mil.tmp/ a jejich podíl na světové těžbě kapalných paliv /%/ v r Tabulka 1.3 Pořadí států v těžbě plynných paliv /rail.tmp/ a jejich podíl na světové těžbě /%/ v r Stát těžba podíl na svět. těžbě mi 1.tmp % Svět ÍOO.O 1 SSSR 892, 3 22,1 2 USA 696, Saúdská Arábie 488,9 12,1 4 Mexiko 21/, 7 5,4 5 Velká Británie 154,4 3,8 6 Čína 143, 5 3,7 7 Venezuela 148,2 3,7 8 Írán 144, 9 3,6 9 Kanada 106,7 2,6 10 Indonésie 95,8 2,4 11 Nigérie 92,8 2,3 12 Spojené arabská 89,6 2,2 emiráty 13 Libye 32,6 2,0 14 Alžír 63,7 1,7 15 Irák 66,2 1,6 16 Kuvajt 62,8 1, Stát těžba mi 1. tmp podí1 na svět. těžbě % Svět ÍOO.O 1 USA 601, SSSR 594, Kanada 96, Nizozemí 77, Rumunsko 56,0 3,0 6 Velká Británie 47,6 2; 6 7 Mexiko 43, 4 2,3 3 Norsko 35,5 1,9 9 Venezuela 22,2 1.2 ÍO Indonésie 22,1 1,2 1 - ÍO celkem 1 596,1 36,2 Pramen: UNO - World Energy Statistics celkem 3 556,3 33,1 Pramen: UNO - World Energy Statistics Jak se vyvíjela výroba elektřiny ve světě? Tabulka 1.9 Předpokládaná životnost, ložisek fosilních paliv Životnost ložisek při úrovni těžby z roku 1973 Těžitelné zásobv Uhlí Ropa Zemní plyn 275 let 32 let 41 let v / ' Velikost odchylky od údajů uvedených v textu 2.3 je při dlouhodobých výhledech nepodstatná a vyplývá z odlišných prognostických přístupů a předpokladů, kterých bylo při stanovení hodnot použito Pramen: Bulletin d'informations Scientifiques et Techniques, 1977, č. 221, s. 94 Díky univerzálním možnostem využití elektřiny byl vývoj její spotřeby rychlejší než vývoj spotřeby prvotních energetických zdrojů. V období 1S50 až 1982 se výroba elektřiny zvýšila z 955 TWh na TWh, to znamená téměř devítinásobně, zatímco spotřeba prvotních energetických zdrojů se ve stejném období zvýšila zhruba třiapůlnásobně /tab. 1.2 a 1.10/. Ropná krize a na ni navazující pokles hospodářské aktivity spolu s realizací úsporných opatření se promítly i do snížení ročních přírůstků výroby elektřiny. Jestliže v období 1950 až 1970 Činily tyto přírůstky v průměru 8 % za rok, v letech 1970 až 1930 poklesly na 5 %, v roce 1981 na 1,7 % a v roce 1982 na O,8 %. 11

12 Tabulka l.lo Světová výroba elektřiny v letech 195o až 1984 /mld. kwh/ a podíl jednotlivých typů elektráren /%/ Rok Výroba Z toho v elektrárnách Vývoj 1 Průměrcelkem na 1 obyv. tepelných vodních jaderných geoterm. výroby né roční mld.kwh mld.kwh mld.kwh mld.kwh přírůstmld.kwh kwh/obyv.!\t /%/ /*/ /%/ ky , , , , ,O , , , , ,2 67,8 340, , , , ,3 21,7-1,3 0,2 2,7 0, ,0 9,6 864,7 10,3 2.5 O.l 4.7 O.l 13.4 O ,2 17,1 0, , ÍOO , ,3 Poznámka; Růst světové výroby elektřiny v roce 1932 ve srovnání s rokem 1980 je nižší než růst počtu obyvatel ve světě /103,6 %/. Proto v roce 1982 je výroba elektřiny na 1 obyvatele nižší než v roce Podíl jaderných elektráren na světové výrobě elektřiny překročil ÍO %. Pramen: /l/ UNO - rforld Energy Statistics 1982 /2/ Energy, electricity and nuclear power estimates. IAEA Jak se podílí elektřina na celkové spotřebě prvotních energetických zdrojů? Podíl elektřiny na celkové spotřebě prvctních energetických zdrojů neustále roste, což je dáno řadou známých přednosti tohoto sekundárního energetického zdroje. Například v období 1960 až 1982 tento podíl vzrostl v celosvětovém měřítku z 13,7 % na 27,8 % /tab. 1.11/ a v budoucnu i nadále poroste, nebofc se bude rozvíjet automatizace strojírenského a spotřebního průmyslu, vzroste elektrifikace železniční a městské dopravy, stavebnictví a zemědělství, bude se rozvíjet výroba kvalitních ocelí a slitin v elektrických pecích, vzroste spotřeba elektřiny v souvislosti s těžbou a úpravou stále chudších rud dobývaných z větších hloubek, budou se rozvíjet chemické technologie náročné na spotřebu elektřiny /výroba umělých hnojiv, plastických hmot, che- mických vláken apod./. Největší podíl elektřiny na celkové spotřebě energie mají dnes země s intenzívním využíváním vodní energie, jako jsou Norsko /45,4 %/, Švédsko /32,9 %/ a Japonsko /38,B %/ V rozvojových zemích - Čína 16,7 %, Brazílie 23,7 %, Mexiko 17,6 S je tento ukazatel opět podstatné nižší než v zemích hospodářsky vyspělých - USA 30,7 %, Japonsko 38,8 %, NSR 32,4 % /tab. 1.11/. Ekonomika hospodářsky vyspělých zemí je v současné době již tak závislá na elektřině, Že poruchy v jejích dodávkách způsobují značné ekonomická ztráty a znamenají podstatné narušení hospodářského a společenského života v postižené oblasti, což potvrdilo několik havárií energetického systému v severovýchodních oblastech USA. 12

13 Tabulka 1.11 Podíl výroby elektřiny na spotřebě prvotních energetických zdrojů /PEZ/ v r Výroba elektřiny v elektrárnách Stát Spotřeba tepeiných vodních jaderných celkera Podíl PEZ mld.kwh mld.kwh mld.kwh mld.kwh elektřiny mil.tmp mi1.tmp mi1.tmp mi1.tmp mil.tmp na spotřebě PEZ, % Svět á , , , , USA 2 136, , , ,7 597, , SSSR 1 560, , , ,9 339, , Japonsko 414,1 393,4 84 O 103, ,8 137,7 ÍO 3 12, Kanada 239,5 91, , ,5 31, , NSR 333,5 283, , ,4 99, , Cína 586,1 253, ,7 38, Velká 253,3 222, , ,2 Británie 77, , Francie 216,4 92, , , , Itálie 163,2 130, , ,1 45, Brazílie 89,4 ÍO, ,7 3, Indie 143,8 82, , ,0 29,0 6 5 O, PLR 163,2 115,0 2 6 _ ,9 40, Španělsko 36,3 SO, O , ,4 23, , JAR 91,0 107, O 41,7 37,7 O Austrálie 108, 4 39, 9 15 O ,3 31, NDR 123,3 90,3 1 8 ÍO, ,9 31, , SvJdsko 41,1 5, , , ,9 Norsko 25,1 o,l 93 O O,O ,4 Mexiko 123,3 56, , ,6 19, , ČS3R 96, 5 65, , ,9 22, , Rumunsko 104, 6 56, , 3 19,6 1 S u tepelných elektráren 1 kwh 0,350 kgmp u vodních a jaderných elektráren 1 kwh - 0,123 kgmp Pramen; UNO - World Energy Statistics

14 1.9 Jak se zvyšoval instalovaný výkon elektráren ve světě? Celkový výkon elektráren ve světě se zvýšil ze 154 GWe +/ ' v roce 1950 na OTe v roce 1982, tedy více než čtrnáctinásobně /tab. 1.12/. I zde existují propastné rozdíly mezi hospodářsky vyspělými a rozvojovými zeměmi, což vyplývá z údajů o výrobě elektřiny v textu Pořadí států podle instalovanáho výkonu ve světě v roce 1982 je uvedeno v tab Podíl jednotlivých typů elektráren byl v roce 1982 následující /tab. 1.12/: - tepelné elektr '-ny spalující fosilní paliva 68,3 % - vodní elektrárny 23,2 % - jaderná elektrárry 7,9 % - geotermální elektrárny 0,1 % GW = 10 9 W. mid. W - mil. kw = = 1 OOO MW Tabulka 1.12 Instalovaný výkon elektráren ve světě /GW/ X^ v letech 195o až 1982 a podíl jednotlivých typů elektráren /GW, %/ Z toho elektrárny Výkon tepelné vodní jaderni geoterm. Rok celkem GW GW GW GW GW % % % % ,1 102, 5 66, , 8 370,0 71, ,4 317,4 72, , ,4 69, , ,4 69, , ,7 63,8 32 : 30 % X^ GW» GWe 51,4 33,4 149,6 28, 7 290, 7 25,8 465,4 23,1 435, 1 23,1 500,6 23,2-0,2 O.l O,9 O,2 16, ,3 7,1 161, ,6 7,9 O,3 O.l O, 7 o,i 2,5 o,i 2,5 O.l 2.3 O.l 107, 3 106,0 107, e 119,6 112,0 Pramen: UNO - World Energy Statistics Jaká je úroveň spotřeby prvotních energetických zdrojů v hospodářsky vyspělých a v rozvojových zemích? Spotřeba prvotních energetických zdrojů a elektřiny ve světě byla a stále ještě je velmi nerovnoměrná, což potvrzují mimo jiné i údaje z roku Zatímco v hospodářsky vyspělých zemích, v nichž žije jen 24,4 % obyvatelstva Země, bylo spotřebováno 77,3 % prvotních energetických zdrojů a 81,8 % elektřiny, v rozvojových zemích, kde žije 75,6 % všech obyvatel, činila spotřeba prvotních energetických zdrojů 22,7 % a elektřiny jen 13,2 % /tab. 1.14/. /O propastném rozdílu ve spotřebě elektřiny svědčí například tento údaj: v roce 1974 spotřebovalo 200 miliónů Američanů jen na klimatizaci více elektřiny než 800 miliónů Číňanů na všechny dčely./ Tato situace je již řadu let předmětem kritiky ze strany rozvojových zemí a taká zdrojem napětí ve světě. 14

15 Tabulka 1.13 Instalovaný výkon elektráren v roce 1982 a podíl jednotlivých typů elektráren /GW,%/ - pořadí států s výkonem nad 15 GW. Srovnání s rokem 1930 /%/ Výkon Z toho elektrárnv Stát celkem tepelné vodní jaderné qeoterm. GW 82 : SO % 1 USA 666,4 523,3 78,4 63,0 1,2 78,6 11,8 9,4 O,2 105, 7 2 SSSR 235,5 211,6 55,9 18,0 74,1 19,6 6,3-107,0 3 Japonsko 154,8 104, 0 33,3 17,3 O,2 67, 2 21,5 11,2 o,i 107, 7 4 NSR 35,3 69,4 6,5 9,9 _ 30,9 7,6 11,5 - IQ 3, 9 5 Kanada 33,0 31,0 46,4 5,6 _ 37,4 55,9 6,7-101,2 6 Čína 76,0 50, O 26,0 _ 65,8 34, ,4 7 Francie 74,0 29, 5 21,2 23,3 _ 39, 9 23,6 31,5-113,0 3 Velká 69,2 60, 3 2,4 6,5 _ Británie 37,1 3,5 9,4-94,0 9 Itálie 50,C 31,4 16,9 1,3 0,4 107, 3 62, 3 33,8 2,6 O, 3 lo Brazílie 38, 9 6,0 32, 9 _ 114,3 15,4 34, Indie 38,8 24, 9 13,1 O, 8 64, 2 33,3 2,0-117,2 12 španělska 29,9 15,7 12,7 1,5 _ 52,5 42,5 5,0-102, 1 13 Švédsko 29,7 8,0 15, 3 6,4 _ 26,9 51,5 21,6-108,4 14 Austrálie 27,5 21, 3 6,2 _ 77,5 22, ,1 15 PLR 26,0 24,2 1,3 93,1 6, , 3 16 JAR 23,1 22, 5 O,6 97,4 2, ,2 17 Norsko 22,1 O,3 21,3 _ 1,4 93, , 4 18 Mexiko 21, 6 14,3 6,6 _ 0,2 68,5 30, 6-0,9 127,1 19 NDR 21,2 17,5 1,9 1,3 _ 82,6 8,9 3,5-107,1 20 Nizozemí 18,7 18,2-0,5 _ 97,3-2,7-102,2 21 ČSSR 13,1 14,4 2,3 0,9 _ 79,6 15,5 4,9-116,0 22 Rumunsko 17,2 13,6 3,6 79,1 20, ,5 X// GW = G.Ve Pramen: UNO - World Energy Statistics

16 rabulka 1.14 Světové srovnání energetických ukazatelů v roce 1932 Poee t Obyvatelstvo mi 1. - Podíl ve s ve t e Spotřeba prvot. er.erqet. zdrojů Pcdí1 na svet. spotr. mi 1. tmp Výroba elektřiny Podíl na svět. výrobě r.ild. kwh Sví t Evropské země RVHP + Jugoslávie 4 605,5 404, 4 100,0 3, ,0 26, P ,0 22,0 Hospodářsky vyspěli nesocialistické zerr.5 Rozvojovó země nad 25 mil.obyv. 710,2 2 o 74, 0 15,6 6 2, ,2 10, & 59, 3 12,7 Ostatní zemí světa 610, 9 13, , ,5 Pramen: U.NJO - World iinergy Statistics Kolik prvotních energetických zdrojů a elektřiny připadá na jednoho obyvatele v hospodářsky vyspělých a v rozvojových zemích? Spotřeba prvotních enernetických zdroja na jednoho obyvatele v hospodářsky vyspělých a v rozvojových zemích je velmi nerovnoměrná. Zatímco v roce 1982 činila průměrná světová spotřeba prvotních ener- :;etickýoh zdrojů na jednoho obyvatele l,d2 tmp/obyv., činila tato hodnota v hospodářsky vyspělých nesoeialistických státech 6,Ol tmp/obyv., v evropských zemích RVHP 5,42 tmp/obyv. a v rozvojových zemích O,4 9 tmp/obyv. 2 uvedených průměrných hodnot tohoto ukazatele vybočuje k vyšším hodnotám Kanada - 9,7 tmp/obyv. a USA - 9,4 tmp/obyv.; k nižším hodnotám v rozvojových zemích Bangladéš - 0,05 tmp/obyv. a Etiopie O,03 tmp/obyv. Obdobná poměry jsou ve spotřebě elektřiny. Světový průměr ve spotrebe elektřiny na jednoho obyvatele v roce 1932 činil kwh/obyv., v hospodářsky vyspělých nesocialistických státech činila tato hodnota kwh/obyv., v evropských zemích RVHP kwh/obyv. a v rozvojových zemích 3 70 kwh/obyv. Z uvcdených průměrných hodnot tohoto ukazatele vybočuje k vyšším hodnotám Norsko o kwh/obyv., Kanada kwh/obyv.; k nižším hodnotám v rozvojových zemích Bangladáš 3b k'vh/ /obyv. a Etiopie 21 kwh/obyv. /Hodnoty stanoveny podle World Enerqy Statistics 1932./ / 12 Jaké jsou odhady spotřeby prvotních energetických zdrojů a elektřiny do roku 2000 a 2020? Podle údajů předložených Světovou energetickou konferencí /World Enerqy Conference/ 1932 se celosvětová spotřeba orvotních energetických zdroji zvýší z 9,0 mld. tmp /včetně nekcmercializované/ v roce 1976 /2,2 tmp/obyv./ na 17 mld. tmp v roce 2000 /2,8 tmp/obvv./' a na 27 mld. tmp v roce 2020 /3,2 tmp/ /obyv./ /tab. 1.15/. Podle stejního pramenu se bude vyvíjet struktura spotřeoy prvotních energetických zdrojů podle tab. 1.16, z níž je patrno, že rozhodující podíl přírůstků spotřeby prvotních energetických zdrojů bude v roce 2020 krýt uhlí a jaderná energie. 16

17 U spotřeby elektřiny se očekává zvýšení z TWh v roce 1980 /tab. 1.10/ na až TWh v roce 2000, přičemž elektřina z jaderných elektráren bude krýt 21 až 26 % této spotřeby. /Pramen: Energy electricity and nuclear power estimates for the period up to 2000, September 1933 IAEA Vienna./ Tabulka 1.15 Prognóza vývoje světové spotřeby prvotních energetických zdrojů do roku Země Počet Spotřeba PEZ Počet Spotřeba PEZ Počet Spotřeba PEZ oby v. na obyv. celkekekem oby v. na obyv. cel- oby v. na obyv. cel- mil. tmp/obyv. Gtmp mil. tmp/obyv. Gtmp mil. tmp/obyv. Gtmp Rozvojová s plán. hospodářstvím 954 O, 32 0, ,13 2, ,26 5,25 Rozvojové ostatní O, 74 1, ,26 4, ,66 8,63 Rozvojové celkem O,75 2, ,50 7, ,04 13,93 Hospodářsky vysp. s plán. hosp ,13 1, ,3 2 3, ,04 4,46 Hosp. vysp. ostatní 767 6,33 4, ,35.,, ,65 8,40 Hosp.vysp. celkem ,98 6, ,67 ÍO, ,78 12,36 Svět celkem ,21 3, ,34 17,32 C 300 3,23 26,79 Gtmp- i miliarda tmp Pramen: World Eneígy Conference 1982 Tabulka 1.16 Prognóza vývoje struktury světové spotřeby prvotních energetických zdrojů Gtmp*' % Gtmp % Ropa 4,3 25 3,2 12 Zemní plyn 3,8 22 3,7 14 Uhlí 4,8 28 7,5 28 Jaderná energie 1,6 9 5,9 22 Vodní energie 1,0 6 1,9 7 Ropa a zemní plyn nekonvenční 0,4 2 1,9 7 Obnovitelné zdroje energie /bez 1,4 8 2,7 ÍO vodní/ Celkem 17,3 ÍOO 26,8 ÍOO x/ ' Gtmp - 1 miliarda tmp Pramen: World Energy Conference

18 1.13 Jaká opaďení se realizují ke snížení spotřeby energie a energetické závislosti? Po drastickém zvýšení cen ropy v letech 1973/1974 a 1979, jež všeobecně způsobilo pokles hospodářské aktivity ve světě, jsou všechny státy nuceny realizovat opatření, jejichž výsledkem by bylo snížení spotřeby energie bez velkého nepříznivého vlivu na úroveň produkce a jež by současně vedla ke snížení závislosti na dovozu paliv. Přijatá opatření se v jednotlivých zemích liší podle jejich konkrétních podmínek, obecně však zahrnují: - úsporná opatření ve všech oblastech materiální výroby, ve službách i v domácnostech; - rozvoj těžby vlastních palivoenergetických surovin; - využívání vodní energie včetně výstavby malých vodních elektráren; - využívání jaderné energie; - orientaci na využívání nejaderných a nefosilních energetických zdrojů, jako jsou sluneční energie, geotermální a větrná energie, energie mořských vln a teplotních rozdílů mořské vody; - přeměnu elektráren opalujících ropu a zemní plyn na uhelný elektrárny; - výrobu syntetických kapalných a plynných paliv atd. Některá shora uvedená opatření mohou přinést kladné výsledky v relativně krátká době /například úsporná opatření/, jiná až po uplynutí delší doby. V každém případě budou však vyžadovat velká realizační náklady a vysoké náklady na výzkum a vývoj. V československu státní cílový program /SCP 02/ - racionalizace spotřeby a využití paliv a energií stanoví v pětiletce úkol dosáhnout relativní úspory 14 mil. tmp při investičních nákladech 20 mld. Kčs. 2. ENERGETICKE ZDROJE A MOŽNOSTI JEJICH VYUŽÍVÁNÍ 2.1 Jaké energetické zdroje má lidstvo k dispozici? Lidstvo má v podstatě k dispozici dva hlavní druhy energetických zdrojů: 1/ Obnovitelné energetické zdroje. 2/ Neobnovitelná energetické zdroje. Mezi obnovitelné energetické zdroje patří sluneční, geotermální, větrná a slapová energie, energie vodních toků a mořských vln, enerqie teplotních rozdílů mořské vody, energie ledovců a fotosyntéza. K neobnovítelným zdrojům energie patří fosilní paliva /tuhá, kapalná a plynná/, jaderná paliva pro štěpné procesy /uran a torium/ a jaderná paliva pro termojadernou syntézu /deuterium, lithium/. Z historického hlediska byly nejdříve využívány v primitivní formě obnovitelné zdroje energie /svalová energie člověka, svalová energie zvířat, spalování dřeva a organických zbytků pro topné účely, využívání větrné energie pro pohon lodí a větrných mlýnů, využívání vodní energie k pohonu vodních kol, využívání dřeva pro technologické účely/. Období využívání těchto obnovitelných energetických zdroji bylo charakterizováno malými přírůstky počtu obyvatelstva a jen pozvolným rozvojem lidská civilizace /tab. 2.1 a 2.2/. Dřevo bylo důležitým energetickým zdrojem až do poloviny 19. století, avšak prudký rozvoj průmys- 18

19 lu byl umožněn až nástupem uhlí a později ropy a zemního plynu. Neobnovitelná zdroje fosilních paliv byly základem průmyslová revoluce ve světě, která znamenala do tá doby nebývalý rozvoj výrobních sil. Zlepšené životní podmínky se zpětná odrazily ve zvýšení ročních přírůstků obyvatelstva a tím i v růstu spotřeby energie. Ukazuje se, že dnešní zásoby fosilních paliv již nebudou stačit k uspokojení rostoucí spotřeby energie a že právě nastupující vědeckotechnická revoluce bude muset spoléhat na jiné energetické zdroje, které by svou mohutností a rozsahem zdrojů byly mnohem větší než fosilní paliva. Jedná se hlavně o jadernou energii štěpení a o termojadernou energii. Souběžně s těmito energetickými zdroji budou na vyšší technická Úrovni využívány i nejaderná a nefosilní zdroje, například sluneční, geotermální a vět.ná energie. Tabulka 2.1 Vývoj spotřeby prvotních energetických zdrojů na jednoho obyvatele kcal/den MJ/den Pramen Minimálně nutná spotřeba energie k uchování života ~ 2 OOO 8,37 /l/ Spotřeba energie v době, kdy si člověk opatřoval potravu sbíráním plodů a lovem zvěře ,37 / 2/ Spotřeba energie po ovládnutí ohně , 74 / 2/ Spotřeba energie v primitivní zemědělské společnosti s malým počtem domestikovaných zvířat 12 OOO 50,23 / 2/ Spotřeba energie v pokročilejších zemědělských společnostech ,46 / 2/ Pramen: /l/ Atoms in Japan 19, 1975, č. 5.2, s. 78 /2/ Scientific American 225, 1971, č. 3, s Období Odhadovaný počet obyvatel Odhadovaný roční přírůstek Pram. /mil. osob/ /%/ Kolem roku ÍO OOO před n /I/ Kolem roku 1 n.l , , , O, ,53 Tabulka 2.2 Vývoj počtu a přírůstků obyvatelstva na Zemi , O, , , ÍO /I/ QO 1,90 / 2/ ,90 / 3/ ,80 /3/ ,60 / 4/ Pramen: /!/ Vesmír 53, 1974, č. 9, s /2/ Energy, electricity and nuclear power estimates. IAEA 1979 /3/ UNO - World Energy Statistics 1982 /4/ Energy, electricity and nuclear power estimates. IAEA

20 2.2 Jak velký je potenciál obnovitelných energetických zdrojů a jaké jsou možnosti jeho využití? Energetický potenciál obnovitelných zdrojů je velký: u sluneční energie představuje TW, u větrná energie 200 až TW a u slapová energie 1 až 3 TW /tab. 2.3/. Za pouhá 3 dny vyšle Slunce na nasi planetu tolik energie, že se vyrovná všem ověřeným zásobám fosilních paliv. Na druhé straně však existuje značný nesoulad mezi teoretickými a praktickými možnostmi jeho využití, což je dáno hlavně nízkou výkonovou hustotou většiny těchto zdrojů. Nízká výkonová hustota způsobuje, že se obnovitelné energetické zdroje patrně nebudou moci využívat ve velkém průmyslovém měřítku, ale budou omezeny spíše na menší energetické jednotky. Budou-li se obnovitelné zdroje používat k výrobě elektřiny, pak jednotkové výkony zařízení budou desetkrát až stokrát menší než současné mole mí uhelné a jaderné elektrárny, u nichž jsou běžné výkony nad 1 OOO MWe /tab. 2.3/. Praktické využívání některých obnovitelných zdrojů bude omezováno ještě Tabulka 2.3 Obnovitelné energetické zdroje a možnosti jejich využívání Energetický zdroj Sluneční energie Větrná energie Slapová energie Geotermální energie Energie mořských vln Teoretický potenciál /TW/ Pram. Max. jednotkový výkon při výrobě elektřiny /MWe/ Kdy budou zici Prototypová zařízení k dispo- Průmyslová zařízení Hlavní možnosti použití /I/ ~ 1935 > 1995 Ohřnv vody pro domácnosti, v zemědělství apod. Vytápění a klimatizace budov. Tavení kovů. Výroba elektřiny / 3/ >19 90 Výroba elektřiny v odlehlých oblastech /zemědělská farmy v rozvojových zemích apod./ 1-3 /l/ 240 X X Výroba elektřiny v nskolika málo oblastech světa. 0,064 /2/ X X Vytápění domů a skleníků apod. Výroba elektřiny. Skutečný výkon geotermálních el. v roce 1982 byl jen MWe/ /5/ >2000 Výroba elektřiny a její použití k produkci vodíku a uranu z mořské vody. Pramen /4/ /4/ /4/ + Výkon moderní uhelná nebo jaderné elektrárny je MWe X Zařízení jsou již v provozu Pramen: /l/ Solar Energy 1974, č. 2, s. 114 /2/ Power 117, 1973, č. 4, s /3/ Rtomkernenergie 25, 1975, č. 3, s. 170 /4/ Energy Digest 1975, č. 3, s. 28 /5/ UNO - World Energy Statistics