Spolu s tím šel rozvoj lidské práce, vzdělanosti, kultury i zdravotní peče, došlo k prodloužení lidského života.

Transkript

1 Patrně jen všímaví čtenáři novin zaregistrovali nenápadnou zprávu informující veřejnost o tom, že ministr životního prostředí Richard Brabec podepsal za Českou republiku dne v New Yorku (spolu s dalšími 174 zástupci zemí světa) dohodu, kterou se státy z celého světa zavazují nepřekročit oteplení Země více než o 1,5 až 2 C vůči době předindustriální. Přitom právě toto rozhodnutí ovlivní svět mnohem více než výsledky parlamentních voleb, sjezdy politických stran, vítězství ve fotbalové lize či na filmovém festivalu, o kterých hlásají palcové titulky úvodníků. Energie pokroku Až do 18. století žili lidé v rovnováze s přírodou. Oni sami i jimi chovaná zvířata spotřebovali jen tu energii, která opakovaně vznikala zářením slunce, zejména produkty fotosyntézy. A to jak v podobě potravin, tak i v podobě palivového dříví. Následně lidé objevili a začali používat fosilní paliva zpočátku uhlí, pak i ropu a zemní plyn. Tím získalo lidstvo obrovskou energetickou dotaci, která napomohla rozvoji průmyslu, dopravy i bydlení. Spolu s tím šel rozvoj lidské práce, vzdělanosti, kultury i zdravotní peče, došlo k prodloužení lidského života. O mohutnosti této energetické dotace svědčí i současná energetická bilance ČR na jednoho občana připadá denní spotřeba 102 kwh fosilních paliv (viz tabulka), každému z nás vytrvale někde hoří ohníček o výkonu 4,2 kw. Přitom svými svaly jsme trvale schopni, bez výrazného zadýchání, produkovat výkon sotva 0,06 kw, tedy sedmdesátkrát méně. Lesk a bída fosilních paliv Avšak zákon zachování hmoty je neúprosný. Uhlík obsažený v uhlí, ropě i zemním plynu jejich spálením nezmizí, jen se v podobě oxidu uhličitého (CO2) přestěhuje z podzemí na oblohu. S každým spáleným litrem nafty ho tam přibude 2,67 kg, s každým spáleným litrem benzinu 2,42 kg, s každým spáleným kubíkem zemního plynu 1,88 kg. Jde o nemalá množství, v roce 2015 vyprodukovalo lidstvo spalováním fosilních paliv 32 miliard 1 / 10

2 tun CO2. V zemském obalu oxid uhličitý zůstává. Zvyšuje jeho původní množství, které v době předindustriální činilo 1500 miliard tun, což představuje koncentraci 280 miliontin neboli ppm. V roce 2015 již koncentrace CO2 v zemském obalu přesáhla hodnotu 5000 miliard tun, tedy 400 ppm. Tak výrazné zvýšení obsahu CO2 v zemské atmosféře nezůstalo bez odezvy. Zvýšila se tepelněizolační schopnost zemského obalu, přes noc se vyzařováním tepla do okolí Země ochlazuje méně, než jak tomu bylo dřív. Střední roční teplota povrchu Země se již zvýšila o cca 1 C, klimatické změny se staly realitou. Nejde o nové informace, nositel Nobelovy ceny Steve Arhenius je vypočetl již před více než sto lety, pouze jsme jeho varování nebrali vážně. Karavana jde rychlostí nejpomalejšího velblouda, tempo společenských změn neurčují jasnozřiví jedinci, ale ti, kteří pochopí jejich potřebu jako poslední. Až tváří v tvář potenciální humanitární katastrofě v důsledku klimatických změn si lidstvo uvědomuje závažnost poselství švédského vědce. Příklad z učebnice Ne všichni rozumí tomu, co znamená nezvýšit oteplení Země o více než 1,5 až 2 C (správně bychom měli říkat Kelviny, K). Přitom je to výpočet na úrovni slovní úlohy z početnice matematiky 5. třídy základní školy k procvičování trojčlenky. Jestliže lidstvo již produkcí 1500 milionů tun CO2 ohřálo zemi o 1 C, tak mu k docílení limitu 1,5 C zbývá možnost vytvořit spalováním uhlí, ropných produktů a zemního plynu dalších 750 milionů tun CO2. Respektive dalších 1500 milionů tun CO2 pro cílové oteplení 2 C. Pak navždy nula, ani lopatka uhlí, ani litr nafty, ani kubík zemního plynu. Onen 4,2kW ohníček, který každého z nás vytrvale energeticky dotuje, zhasneme. Zcela vědomě a záměrně, protože za energii fosilních paliv máme náhradu v podobě obnovitelných zdrojů, ale za déšť a sněžení nikoliv. Tak se svobodně rozhodlo 175 států světa včetně Česka. Pokud by svět spaloval uhlí, ropu a zemní plyn stejně intenzivně jako vloni, tedy s roční produkcí 32 miliard tun CO2, zbývá mu 23 let fosilního mejdanu (pro cílové oteplení 1,5 C, respektive 47 let pro cílové oteplení 2 C), jehož jsme účastníky. V roce 2038, respektive 2 / 10

3 2062, si dáme posledního fosilního panáka a ráno po vystřízlivění začneme nový život v rovnováze s přírodou, v kultuře obnovitelných zdrojů. Jak na to? Tak strmé zakončení období spotřeby fosilních paliv není pravděpodobné, logičtější je postupný přechod od fosilních k obnovitelným zdrojům. A ty zde jsou. Ve formě slunečního záření dopadá trvale na Zemi výkon kolem 173 bilionů kw. To je 13tisíckrát více než střední výkon spalování fosilních paliv na celé zemi. Energii odpovídající roční celosvětové spotřebě fosilních paliv (zhruba na úrovni 116 bilionů kwh) vyšle Slunce na Zemi v průběhu 40 minut. Historickou epizodu šťastného období konzumace fosilních paliv je potřebné využít k tomu, jak se naučit žít i bez nich. A to nikoliv návratem do životního stylu a životní úrovně 18. století, ale dalším rozvojem kultury lidského žití. Jen je potřebné sluneční záření správně uchopit, neboť ono je na pozadí všech obnovitelných zdrojů (fotovoltaických, vodních i větrných elektráren, biopaliv ). Ty energii primárně nevytvářejí, jen ji transformují. Trenér musí týmu určit taktiku a strategii pro poslední třetinu (v případě naplňování scénáře 1,5 C cílového oteplení), respektive pro druhou polovinu (v případě naplňování scénáře 2 C cílového oteplení) fosilního věku. Tak jako při každé historické změně bude mít přechod od fosilních paliv k obnovitelným zdrojům své vítěze a své poražené. Navzdory časovému odstupu od zveřejnění Arheniových výpočtů jsme stále ještě jen na začátku tohoto procesu. Každý stát, odvětví, firma nebo jednotlivec se stále ještě mohou rozhodnout, zda chtějí na obratu v energetice vydělat, nebo prodělat. A zkušenost praví, že vítězem bývá sázka na budoucnost, nikoliv lpění na technologiích minulosti. Tahounem obratu v energetice jsou nejen politické a státní struktury, ale také průmyslové formace. Moudří podnikatelé vnímají budoucnost v delším časovém úseku, než je horizont volebního období. Možností, jak co nejrozumněji využít zbývající fosilní paliva, která ještě máme pro poslední třetinu, respektive pro druhý poločas krátkého fosilního věku, k dispozici, je mnoho. Avšak jedno je zřejmé, měli bychom je využívat naplno, nemrhat jimi. Řeč je o ztrátovém teple. 3 / 10

4 Z fyzikálních zákonitostí Carnotova cyklu vyplývá, že při přeměně tepelné energie na mechanickou práci v tepelných strojích dosahujeme účinnosti nejvýše kolem 40 procent, zbývajících zhruba 60 procent činí odpadní teplo. Praktické hodnoty jsou ještě nižší. Zhruba dvě třetiny uhlí spálilo lidstvo v tepelných elektrárnách bez užitku, neboť jeho energie utekla chladicími věžemi ven. Podobně se dvě třetiny energie nafty, benzinu a zemního plynu, natankovaných do nádrží automobilů, neefektivně proměnily ve ztrátové teplo, ohřívající chladicí vodu a výfukové plyny. Proto je logické aplikovat zbylá fosilní paliva jen tam, kde je jejich energie plně využita tedy například v moderních kotlích s účinností téměř 100 procent, používaných k vytápění budov, nebo ještě lépe v kogeneračních jednotkách se společnou výrobou elektřiny a tepla. Energie pro logistiku Vývoj průmyslu trvale spěje k vyšším formám dělby práce. Výhody jsou tak zásadní, že vedou ke stále vyšší koncentraci a specializaci výroby. Aby mohly být vysoce výkonné technologie i tvůrčí aktivity schopných lidí hospodárně využity, musí pracovat pro velký segment trhu. Vytváření a rozšiřování společného systému tvorby a spotřeby je racionálním programem lidstva. Týká se nejen průmyslu, ale i obchodu, školství, zdravotnictví a kultury. Vysoká kvalita a vyspělost jsou spojeny s koncentrací a specializací. Avšak spolu s tím rostou nároky na přepravu osob i zboží. Pokud chce lidstvo tyto výhody využívat, musí zvládnout komunikaci nehmotnou i hmotnou. V oblasti nehmotné komunikace, tedy v přenášení informací, nastal díky aplikaci elektronických technologií v posledních letech nebývalý posun vpřed. V oblasti hmotné komunikace, tedy v přepravě osob a zboží, kráčí vývoj pomaleji. Ta totiž vyžaduje dvě podstatné kategorie: liniové stavby a energii. Logistika přímo souvisí s dopravou. Je nutno vnímat, že v ČR pokrývají uhlovodíková paliva (ropné produkty a jejich náhražky) 97 procent energie pro dopravu (17,7 kwh na obyvatele a den), zatímco elektřina jen tři procenta 4 / 10

5 (0,6 kwh na obyvatele a den). Potenciál výroby biopaliv je v důsledku nízké účinnosti přeměny energie slunce na energii metylesteru řepkového oleje nebo bioetanolu, která dosahuje sotva 0,1 procenta (ve srovnání s kontroverzními solárními elektrárnami s účinností kolem 18 procent), velmi slabý. Pěstování energetických rostlin je možné jen na plochách orné půdy, které jsou k dispozici, a ty mají své limity. Lidé potřebují pole nejen k nasycení svých automobilů, ale především k nasycení sebe samých a svých hospodářských zvířat. Navíc propojení trhu potravin s trhem paliv je velmi nebezpečné to, co mohou dát bohatí za palivo pro své automobily, nejsou schopni zaplatit chudí za jídlo pro své děti. Nedozírné žluté řepkové lány mají jen minimální efekt, v ČR pokrývají biopaliva jen šest procent uhlovodíkových paliv pro dopravu. Na tak extenzivně získávaném palivu nelze založit budoucnost mobility. Slepou uličkou je i použití zemního plynu (CNG) pro vozidla. Je to fosilní palivo stejně jako uhlí či nafta, navíc se ho vlivem nižší účinnosti zážehových motorů vůči motorům vznětovým i vlivem hmotnosti vysokotlakých zásobníků spotřebuje více než nafty. Jde to i šetrně Stojí za povšimnutí, že již zmíněný pouhý tříprocentní podíl elektřiny v energiích pro dopravu v ČR dokáže zajistit 16 procent přepravních výkonů osobní dopravy a 20 procent přepravních výkonů nákladní dopravy. Příčinami této skutečnosti jsou fyzikální zákonitosti. Elektrický pohon má zhruba 2,5krát vyšší účinnost než pohon se spalovacím motorem. Navíc se elektrický pohon používá zejména v kolejové dopravě, která je díky nižšímu odporu valení ocelových kol ve srovnání s pneumatikami a díky nízkému aerodynamickému odporu vozidel jedoucích ve vlaku v těsném zákrytu zhruba třikrát méně náročná než silniční automobilová doprava. Ve výsledku obou těchto skutečností je multiplikační faktor 2,5 x 3 = 7,5, v důsledku kterého je energetická náročnost železniční dopravy v elektrické vozbě zhruba 7,5krát méně energeticky náročná než silniční doprava automobily se spalovacími motory. Tato skutečnost nabývá na významu o to více, že základní obnovitelné zdroje energie, které má lidstvo k dispozici (solární, větrné a vodní), převádějí přírodní formy energie na elektřinu. Nelze také zapomínat na fakt, že kolejová doprava disponuje již léta budovaným systémem liniového elektrického napájení. 5 / 10

6 Proto nemusí, na rozdíl od silniční, vodní a letecké dopravy, využívat akumulátory, které omezují dojezd vozidel a zvyšují jejich hmotnost a cenu. Vstříc budoucnosti Doprava není záležitostí jediného přepravního módu, ale spolupráce více přepravních módů. Na straně železnice je výhodou nízká energetická náročnost, vysoká produktivita a šetrnost k životnímu prostředí. Vyžaduje však vybudování patřičné infrastruktury, což má ekonomické opodstatnění jen ve směrech silných a pravidelných přepravních toků. Automobily má, s ohledem na jejich vysokou energetickou náročnost a závislost na fosilních palivech (a tedy vysoké produkci CO2), smysl používat jen na krátké operativní přepravy. Dalším faktorem, který hovoří ve prospěch železnice, je vývoj na trhu pracovních sil. V ČR jen v důsledku poklesu reprodukční schopnosti obyvatelstva ubyl od počátku 21. století zhruba jeden milion pracovních sil. Do starobního důchodu odchází každoročně zhruba dvojnásobný počet lidí, než kolik mladých absolventů škol nastupuje do zaměstnání. Skončila doba umělého vytváření pracovních míst, nastala doba racionálního využívání deficitních pracovních sil. Trend poklesu počtu disponibilních pracovních sil v ČR bude pokračovat i v dalších letech. Proto nemá logiku plýtvat pracovními silami tak, že bude jeden řidič převářet svým automobilem dva dvacetistopé ISO kontejnery napříč Evropou, když jich může ve funkci strojvedoucího nákladního vlaku odvézt 92, tedy 46krát více. Vstříc přepravcům Za prvních dvacet let existence samostatné České republiky, v rozmezí let 1993 až 2012, stoupla v ČR spotřeba energie pro dopravu na 230 procent a stejným způsobem vzrostly i exhalace produkované dopravou. Takový je účet za hromadný přesun přepravních toků ze železnic na silnice. V oblasti dopravy osob se tento trend podařilo zvrátit. Od roku 2009 přepravní výkony osobní železniční dopravy v ČR vytrvale rostou, v rozmezí let 2010 až 2015 se zvyšuje přepravní výkon osobní železniční dopravy ročně o 5,2 procenta, zatímco přepravní výkony individuální automobilové dopravy rostou pomaleji. Lidé si sice kupují stále více automobilů, jejich počet již překročil 5 milionů, ale méně je používají. 6 / 10

7 Boom osobní železniční dopravy, zejména dálkové, který Česko prožívá, nevznikl náhodou. Je výsledkem mnohaletých investic do rozvoje železniční dopravní cesty, nákupu nových rychlých a pohodlných vozidel i nabídkou atraktivního jízdního řádu. Byla by chyba myslet si, že nákladní doprava je něco podřadného, že nespěchá. To je omyl. Na zboží, které dopravují, čekají v továrnách, obchodech i v přístavech. I nákladní vlaky musí jezdit v pravidelném taktu, rychle a včas. Také zboží si přeje být hýčkané, jinak vlakem nepojede. Se starou technikou to nepůjde, ale nové technologie přinášejí možnosti, aby i nákladní vlaky jezdily rychle a pravidelně: - nové, vysoce výkonné elektrické lokomotivy umožňují dopravovat i těžké nákladní vlaky v těsném sledu za rychlíky; - jednotný evropský vlakový zabezpečovač ETCS, v ČR budovaný na všech železničních koridorech, přináší nejen bezpečnější a plynulejší jízdu, ale i vyšší využití kapacity tratí; - připravovaná elektrizace dalších tratí umožní rozšířit hospodárnou dopravu nákladních vlaků elektrickými lokomotivami na větší plochu území ČR; - interoperabilní lokomotivy umožní dopravovat mezistátní vlaky bez zbytečných prostojů a výměn lokomotiv na hranicích; - zřízení evropských nákladních železničních koridorů (RFC) vytvoří podmínky pro plynulý průjezd nákladních vlaků délky až 740 m; - výstavba druhé traťové koleje mezi Plzní a Domažlicemi i mezi Velkým Osekem a Chocní vytvoří další vhodné trasy pro nákladní vlaky. 7 / 10

8 V zájmu státu Přechod nákladní dopravy ze silnic na železnice přestal být marným přáním obyvatelstva bydlícího podél silničních komunikací ve městech a na venkově, stal se programem. Na úrovni státu, Evropy i světa. Naplňování závěrů Pařížské klimatické konference z prosince roku 2015, definované cílem nepřesáhnout oteplení Země o více než 1,5 C, respektive 2 C, v podobě antifosilních zákonů a uhlíkových daní dopadne na ČR dost těžce. Svou výší produkce oxidu uhličitého (zhruba 11 t CO2 na obyvatele a rok) totiž ČR silně předstihuje nejen úroveň světa (zhruba 4,4 t CO2 na obyvatele a rok) a EU (zhruba 7,4 t CO2 na obyvatele a rok), ale i tolik kritizované Číny (zhruba 6,2 t CO2 na obyvatele a rok). Proto je velmi dobře, že již v předstihu přijala vláda ČR v průběhu roku 2015 dvě usnesení, která jdou dekarbonizaci mobility vstříc: - Usnesení vlády ČR č. 362/2015, o Státní energetické koncepci, které kromě strukturálních změn v elektrárenství směrem k bezemisní výrobě elektrické energie také předepisuje snížit v dopravě v rozmezí let 2015 až 2030 spotřebu energie ropných paliv o 9 miliard kwh/rok z 59 na 50 miliard kwh/rok) a v dopravě využít navíc 1,9 miliardy kwh/rok elektrické energie (z 2,4 na 4,3 miliard kwh/rok). To v podstatě znamená zvýšit rozsah elektrické vozby na dvojnásobek. - Usnesení vlády ČR č. 978/2015, o Národním plánu snižování emisí, které předepisuje převést do roku 2030 ze silnice na železnici 30 procent nákladní dopravy. To s ohledem na počáteční podmínky dělby přepravních výkonů (železnice 21 %, silnice 79 %) znamená navýšení přepravních výkonů nákladní železniční dopravy v rozmezí let 2015 až 2030 na 2,73násobek. To je náročný, avšak reálný úkol. K jeho splnění vedou dvě cesty zvýšení zatížitelnosti železničních koridorů (viz aplikace moderního jednotného evropského vlakového zabezpečovače ETCS a zvýšení zatížitelnosti pevných trakčních zařízení přechodem na jednotný systém elektrického napájení 25 kv 50Hz) a vytvoření podmínek pro účast větší části železniční sítě na nákladní dopravě (elektrizace a zdvojkolejnění dalších tratí). 8 / 10

9 Stojí za zmínku, že podkladové materiály pro výše uvedená vládní usnesení nepředkládalo vládě ČR ministerstvo dopravy, nýbrž ministerstvo průmyslu a obchodu a ministerstvo životního prostředí. Nelze je tedy vnímat jako nátlak ze strany železnice, ale jako společenský zájem více využívat potenciál přínosů železnice jak pro úspory energie, tak pro ochranu životního prostředí. Závěr Současný svět nežije v příkladné svornosti. Je zmítán mnohými vojenskými, politickými i náboženskými rozdíly. Je proto pozoruhodné, že se našlo téma, které většinu zemí sjednotilo v naplňování společných kroků. Motivem tak neobvyklé svornosti se stala reálná hrozba klimatických změn. Hrozba tak silná, že se lidstvo dobrovolně rozhodlo vzdát se daru fosilních paliv, která jsou pro něj velmi důležitá, a přeorientovat se na obnovitelné zdroje. Tak zásadní rozhodnutí by nebylo učiněno bez racionálního poznání, že jsou fosilní paliva nahraditelná obnovitelnými zdroji. *** 230 % V rozmezí let 1993 až 2012, stoupla v ČR spotřeba energie pro dopravu na 230 procent a stejným způsobem vzrostly i exhalace produkované dopravou. 97 % V ČR pokrývají uhlovodíková paliva (ropné produkty a jejich náhražky) 97 procent energie pro dopravu, zatímco elektřina jen tři procenta. 20 % Tříprocentní podíl elektřiny v energiích pro dopravu v ČR dokáže zajistit 16 procent přepravních výkonů osobní dopravy a 20 procent přepravních výkonů nákladní dopravy. 9 / 10

10 7,5 Energetická náročnost železniční dopravy v elektrické vozbě je zhruba 7,5krát menší než v silniční dopravě automobily se spalovacími motory. Struktura spotřeby energie fosilních paliv v ČR v roce 2015 Palivo(kWh/Energie obyv./den) Černé uhlí 13,3 Hnědé uhlí 36,4 Zemní plyn 24,4 Ropné produkty27,8 Celkem 102 Logistika_ _ Jiří Pohl 10 / 10