Univerzita Karlova v Praze Přírodovědecká fakulta. Andrey Klimov

Univerzita Karlova v Praze Přírodovědecká fakulta Ústav pro životní prostředí Studijní program: Ekologie a ochrana prostředí Studijní obor: Ochrana životního prostředí

Andrey Klimov Neobnovitelné zdroje energie: výhledy a vliv na životní prostředí

Bakalářská práce Vedoucí bakalařske prace: Ing. Luboš Matějíček, Dr.

Praha, 2013

Prohlášení: Prohlašuji, že jsem svou bakalárskou práci vypracoval samostatne a použil jsem pouze podklady uvedené v priloženém seznamu.

V Praze dne ……………….. ……………………………………….. podpis

Poděkování: Rád bych poděkoval všem, kteří mi zapůjčili potřebnou literaturu nebo mě jakkoli podpořili při psaní této bakalářské práce. Zejména děkuji mému vedoucímu Ing. Lubošu Matějíčkovi, Dr., který mi vybral téma ke zpracování a s nímž jsem měl možnost podrobně prokonzultovat náplň práce, také chci poděkovat za odborné vedení práce a za cenné informace.

Nazev práce: Neobnovitelné zdroje energie: výhledy a vliv na životní prostředí Autor: Andrey Klimov Vedouci bakalařske prace: Ing. Luboš Matějíček, Dr., Ústav pro životní prostředí Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze, Benátská 2, 128 01 Praha 2 e-mail vedouciho: [email protected]

Abstrakt: Tato bakalařská práce ma za cíl popsát system neobnovitelnych zdrojů energie, jejích zásob vcelku ve světě, prognozy do budoucna a hlavně jejích dopady na životní prostředí. Práce je provedena formou rešerší a doplněna grafickými a mapovými ukazkami. Hlavním zaměřením této práci budou zdroje ropy, plynu a uhlí. Jaká je celková zásoba těchto zdrojů a na kolik let je bude stačit. Z environmentální stranky táto práce nabizí pohled na vliv těchto zdrojů energie na ekosystem, jejích dopady, také ukaže co může zpusobit hledáni novych ložisek a vyběr možných řešení s hlediska ochrany životního prostředi. Klíčová slova: fosilní palivo, přírodní plyn, ropa, úhlí, vyhledy, vliv na životní prostředí Title: Non-renewable resources of energy: predictions and environmental impacts Author: Klimov Andrey Supervisor: Ing. Luboš Matějíček, Dr., Ústav pro životní prostředí Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze, Benátská 2, 128 01 Praha 2 Supervisor's e-mail adress: [email protected] Abstract: This bachelor work will describe the system of non-renewable energy sources, their stocks in the whole world, the prognoses to the future and especially their impact on the environment. The work is carried out through research, and added graphics and mapping examples. The main focus of this work is sources of oil, gas and coal. What is the total supply of these resources and how many years it will be enough for the future. The environmental aspects of this work offers a view of the impact of these energy sources in the ecosystem and also shows what will cause the searching a new deposits and possible solutions to environmental protection. Keywords: fossil fuel, natural gas, petroleum, coal, predictions, environmental impact

OBSAH Úvod.........................................................................................................................7 1. Charakteristika fosilních páliv........................................................................9 2. Vznik fosilních paliv.......................................................................................9 2.1 Ropa........................................................................................................9 2.2 Zemní plyn..............................................................................................10 2.3 Uhlí.........................................................................................................10 3. Zdroje fosilních paliv.....................................................................................11 3.1 Ropa.......................................................................................................11 3.2 Zemní plyn..............................................................................................12 3.3 Uhlí.........................................................................................................12 4. Vliv fosilních paliv na životní prostředí..........................................................12 4.1 Vliv SOx.....................................................................................................14 4.2 Vliv NOx....................................................................................................14 4.3 Vliv CO2 a CO.............................................................................................14 4.4 Přehled dopadu jednotlivých zdrojů energie..............................................15 4.4.1 Ropa...................................................................................................15 4.4.2 Uhlí....................................................................................................18 4.4.3 Zemní plyn..........................................................................................23 5.Vyhledy..........................................................................................................25 Závěr.......................................................................................................................29 Seznam literatury.....................................................................................................31 Přílohy:

Příloha č.1 – Ukázka zemi, vlastnících zásoby ropy na konec roku 2010 Příloha č.2 – Přehled světové produkci ropy za rok 2010 Příloha č.3 – Přehled světové spotřeby ropy za rok 2010 Příloha č.4 – Ukázka zemi, vlastnících zásoby plynu na konec roku 2010 Příloha č.5 – Přehled světové produkce plynu za rok 2010 Příloha č.6 – Přehled světové spotřeby plynu za rok 2010 Příloha č.7 – Ukázka zemi, vlastnících zásoby uhlí na konec roku 2010 Příloha č.8 – Přehled světové produkce uhlí za rok 2010 Příloha č.9 – Přehled světové spotřeby uhlí za rok 2010

Úvod Žijeme v době neustalé války o energetické zdroje, prameny nestačí a tak musíme hledát nova uložiště anebo alternativy. Žijeme v doslova epoše energetických válek, poptavka na energii roste a hlavnímí surovinamí ve světě zustavají fosilní, které patří ke zdrojům neobnovitelným, a nesmíme zapominát, že to, co použiváme nemá nekonečné zásoby a taký má určitý vliv na prostředí ve kterém žijeme. Tak tepelná energetika má na znečišťování atmosfery podíl 70 % . Fosilní paliva přinaší hodně negativních aspektů, kýselost půdy, zněčišťuící emise, které se podílí na tvorbě smoga, což pusobí negativně na lidské zdraví, nesmíme zapominát i o devastací krajiný, kterou přinaší rozsahlá těžba. Ale přesto fosilní paliva zustavají na první pozicí mezí zdroje energií, ale také zasoby pomalu mizí a proto se musíme chovat ohleduplňě jak k surovinam, tak i k přirodě. Od doby průmyslové revoluce v roce 1850 celková míra využití energie roste rychlejším tempem, než světový populáční růst. Když porovnamé spotřebu energie mezi letami 1970 a 1995 tak uvídíme, že roste ročně o 2,5 %, prognoza je taková, že každých 30 let procento spotřeby zhruba zdvojnásobí. Populační růst se zvyšuje o 1,7 % ročně a procento zdvojnásobí každých 40-60 let. Problemem je taký to, že logický spotřeba v ruzných koutách světa není stejná a rovnoměrná. V USA spotřeba fosilních páliv na jednoho člověka je vice než sedmkrát, než v Čině. Celková role fosilních páliv ve světě je obrovská, v dnešní době rozvinuté země spotřebavají 70% z celkové energie, vyrobené z fosilních zdrojů, kdyžto země rozvojové, s podílem 75% lidské světové populace a nepřekonajicím růstem jenom 30%. Zejmena rozvojové země zvyšujou spotřebu energie z fosilních páliv kvůli zemědelství, použití při vyrobě hnojiv, pesticidů a pro zavlažování, ale s poklesem zásob fosilních paliv ve světě bude i omezena produkce potravin, což přispěje k dálšímu problemu rychlerostoucí lidské populací. Fosilní paliva jsou hlavně ropa, uhlí a zemný plyn. Současně ve světě z uhlí se vyrabí 44 % věškeré elektrické spotřebované energie. Ropa zustavá jedničkou mezi druhy páliva, její podíl na globální spotřebe energií na rok 2010 představuje 33,6 % .

7

Jelikož toto téma je dnes velmí aktualní ve své prací chcí popsát perspekivy ohledně neobnovitelných zdrojů ve světě, na jakou dobu si ještě vystačime současnymí zasobamí surovin, jaký osud je čeká, nahradi li je alternativní zdroje anebo se změní technologie využivání a hlavně si kladu za cíl charakterizovát vlív na životní prostředí a možné řešení těchto problemu. Zejména bych chtěl popsát system zachycováni a uskladnění CO2, tzv. metodiku CSS. V prvním dílu sve praci chci popsat zasoby a zdroje surovin, jejích globální rozmíštění, potom bude nasledovát obecní charakteristika. Ve druhé části bych popsal hlávní část prace, a to enviromentalní vlív na životní prostředí. V této části bych posal i několik vyznamných havarii, těsně spojených s lidským zdrávím a životním prostředím. V zaverečné části popišu prognozy fosilní energetiky a vyhledy do budoucna.

8

1.Charakteristika fosilních páliv Fosilní palivo je nerostná surovina, která vznikla přeměnou odumřelých rostlinných těl bez přístupu vzduchu. Patří sem zejmena ropa, uhlí a zemní plyn. Fosilní paliva se dělí na tuhé, kapalné a plynná. Tuha paliva to jsou tradičně uhlí, rašelina a koks. Mezi kapalné se řadí ropa a ropné produkty. Plynná paliva zahrnujou zemní plyn a ostatní plyny, vyrobené z tuhých nebo kapalných zdrojů. Ropa je přírozeně se vyskytující hnědá hořlavá kapalina, která je tvořená uhlovodíky, především alkany. Nachází se ve svrchních vrstvách zemské kůry. Zemní plyn především se skládá z methanu a ethanu. Typyckím složením je 70-90% methanu, ethan, butan a propan mají podíl 0-20%, CO2 0-8 %, O2 0-0,2 %. Zastoupení jednotlivých složek se liší podle toho ze kterého ložiska se těží (www.en.wikipedia.org). Uhlí je hnědá, černá nebo hnědo – černá hořlavá hornina, obsahuje uhlík, vodík a kyslík a další chemické prvky, především síru.

2.Vznik 2.1 Ropa O vzniku ropy převladá domněnka o její organickém puvodu, podle které ropa vznikla z nahromaděných zbytku živočišných a častečně rostlinných zbytků v uzavřených zalivech a prehistorických lagunách. Základem klasifikace ropy je rozdělení podle jejího frakčního a chemického složení. Nejcennější jsou v ropě lehčí frakce. Na začatku se použivaly středně těžké frakce na petrolej pro svicení a spalování, pák začaly použivát lehčí pro pohon motorů s vnitřním spalováním v naftě a benzinu. Nejduležitějšímí destilačnimí frakcemi ropy jsou benzin, asfalt, plynový olej, mazut a petrolej. Ale také má spoustu cizorodých látek jakožto voda, plyny a tuhé nečistoty. V současném stavu techniky přimé použití ropy není možné. Ropa se zpracovává v rafinériích, kde pak vzniká cela řada produktu pro další použití podle učelu. Hlavní technologie zpracování ropy je atmosferická a vakuová destilace. Pak hotové produkty se upravují chemickými a rafinačnimí postupy. Hlavním chemickým postupem je krakování

9

těžších produktů destilace na lehčí produkty, např. těžké oleje na benziny (Velká kniha o energii, 2001).

2.2 Zemní plyn Zemný plyn je složen ze směsí plynných uhlovodíků, ale obsahuje jenom nasycené – alkany. Při zpracování zemního plynu příměsi plynů neuhlovodikového charakteru negativně ovlivňují chod této činnosti. Hlavní složkou je methan. Zemní plyn vznikal postupným rozkladem organického materialů, společně s ropou a uhlím. Většina zásob zemního plynu je doprovažena spolu s ropou. Ale existuje i anorganická teorie vzniku zemniho plynu, tzv. abiogenetická hypoteza, tá řiká, že methan vznikl štěpením uhlovodíků, které se do zemského nitra dostaly při vzniku planety z vesmírné hmoty. Plyn se většinou těží pomoci vrtů, které vedou z povrchu do horninových porovitých horizontů, hloubky se pohybují od několika stovek metrů až do hloubek kolem 3 km, vyjimečně se těží i ve hloubkách 8 km. Technologie upravy zemního plyna jsou zavislé na jeho složení, ale nezbytné při jakychkoliv podminkách odstranit vodu ve formě vodní pary, která totiž může tvořit spolu s methanem pevné hydraty, které mohou ucpát potrubí při dálkové dopravě, také je nutno před přepravou odstranit sulfan (Velká kniha o energii, 2001).

2.3 Uhlí Uhlí stejně jako ropa a zemní plyn je zastupcem fosilních zdrojů a proto mají původ ve zbytcích odumřelých živočichů a rostlin, vystavovaly se vysokím teplotam a tlaku, ale i učinkům katalizy hornin. Uhlí se delí klasicky na černé a hnědé. Černé uhlí obsahují více uhlíku a méně kyslíku i vodíku, než hnědé. Černé uhlí mají výšší výhřevnost, než uhlí hnědé a proto jsou kvalitnější. Z tohoto důvodu černé uhlí mají malý obsah síry, kdyžto pravě hnědé obsahují její značné množství, její sloučeniný se pak při spalování přemění na oxid siřičitý, který přináší enviromentální problemy. Uhlí se nachazejí ve hloubkách od několika milimetrů až po desitky metrů. Hlavnímí metodamí těžby uhlí je hlubinné a povrchové dobývaní. Nezbytným základem pro hlubínné dobývaní jsou šachty. Dole, k místu dobývání vedou chodby, a tak se důl člení na několik páter. K získávání uhlí se v dnešní době použivá rozvinutá mechanizace. Důl se

10

musí pravidelně větrát a odvodňovát, aby nedošlo k výbuchu se musí odsávát methan a oxid uhličitý. Na povrchu se těží uhlí, při podmince, že dobývaná sloj je dostatečně mocná, proto poměr mocnosti nadloží ku mocnosti sloje nesmí být vyšší než 5:1. Hlavním nastrojem pro celý proces těžby jsou lopatová nebo kolesová rýpadla a pásové dopravníky. Před dopravou přimo ke spotřebiteli uhlí musí být upravené. Hlavními metodami úpravy jsou třídění, drcení, odvodňování a případně briketování a sušení uhlí (Velká kniha o energii, 2001).

3.Zdroje 3.1 Ropa Nejvic ropy je soustředěno na Středním vychodě, v Rusku, v Jižní a Severní Americe a Severním moře. Ale tyto zdroje neleží na mapě Země rovnoměrně, dvanáct statů tvoří organizaci OPEC – Organizace zemí vyvážejících ropu, a na konec roku 2011 tyto státy vlastnily 81% od celkových světových zásob, přičemž přesně polovina statů učastníků je z Blízkého Vychodů, a jejích podíl na světových ložiskách činí 53,4 % . Ruské Federací patří 79432 millionů barrelů ropy, což tvoří přibližně 5,35 % od celkových zasob. Pro porovnaní Evropská Unie má zasobý na 6,3 milliardů barrelů, což odpovídá pouhým 0,5 %. Česká Republika na konec roku 2008 měla 12 millionů barrelů ropy, ale hlavně ropu dovaží, v období od ledna 2012 do ledna 2013 do České Republiky bylo dovezeno 555000 tun ropy, 61,08 % z toho bylo dovezeno z Ruska, 22,34 % z Azerbajdžánu a 16,58 % z Kazachstánu. Na spotřebě hlavně se podilí USA 21,1 % , pak nasleduje Čina s 10,6 % , Japonsko skoro nemá svoje zasoby a vůbec je chudé z pohledu na nerostné suroviny, a tak spotřebovalo v roce 2010 2016 millionů tun ropy, tohle čislo odpovidá 5,6 % světových spotřeb, také značně na spotřebě se podilejí Indie a Saúdská Arábie. V Evropě nejvíc se spotřebovalo v Rusku - 3,7 %, v Německu- 2,9 % a ve Francií 2,1 % , Česká Republika se podilí na 0,2 % světové spotřeby a v roce 2010 oproti roku 2009 snizila svou spotřebu o 5% (www.bp.com; www.opec.org; www.worldenergy.org; www.czso.cz).

11

3.2 Zemní plyn Největší zásoby zemního plynu ve světě soustředěny v Rusku – 23,9 % . Značnou roli tady opět hraje Blizký východ – Iran a Katar mají podíl 15,8 % a 13,5 %. USA má 4,1 %, ale spotřebují nejvic – 21 % z celkového počtu, a také Rusko s 13 %. Celkově EU se podilí na světové zásobě jenom s 1,3 %. Česká Republika na konec roku 2008 měla zásoby 4 milliardy m3 zemního plynu, na spotřebe v roce 2010 měla podíl 0,3 % a zvyšila tak svojí spotřebu v porovnaní s rokem 2009 o 13,7 % (www.bp.com; www.worldenergy.org).

3.3 Uhlí Převažnou čast uhlí je uhlí černé, které tvoří asi 75% světových zásob uhlí. Celkově uhlí je nejvíc soustředěny v USA, jejích podíl je 27,6 %, poté nasleduje Rusko se 18,2 % a Čina 13,3 % , zato jí patří skoro polovina světové spotřebý – 48,2 %. V Evropě nejvíc uhlí soustředěno v Německu – 4,7 % a Ukrajine – 3,9 % od celkových zásob. Česká Republika spotřebovalá v roce 2010 šestnáct millionů tun ropného ekvivalentu, což odpovidá 0,5 % celkové světové spotřeby, v porovnání s rokem 2009 je to o 1,3 % méňě. V České Republice podíl hnědých uhlí na vyrobě energie je přibližně 50 % , ve světě toto čislo je 29,6 % . Většina elektraren využivá uhlí hnědé, zatimco uhlí černé použivá jenom dvě Elektrárna Dětmarovice a Energetika Vítkovice. Ze všech zásob fosilních paliv uhlí tvoří největší složku, ale budoucí vyvoj v této oblasti bude souviset se shodami technologii ku požadavkam na ochranu životního prostředí (www.bp.com; www1.cenia.cz; A Student Guide to Energy, 2011).

4. Vliv fosilních paliv na životní prostředí Obecně známo, že kromě hlavního účela fosilních paliv- získávání energii, existuje i hodně negativních účinku a dopadů na životní prostředí a lidské zdraví. Objev ropy a plynu pro lidstvo znamenál obrovský skok dopředu, rozvoj v energetice, průmyslu a dalších oblastech lidské činnosti. Hodně statů se zvyšilo svojí životní úrověň a dokonce doteď jsou nejbohatšimí zemí světa, budují nejdražší hotely a policie jezdí v automobiléch Ferrari a Lamborghini.

12

Ačkoli použití elektrické energie je relativně neškodné, její výroba je jednou z činnosti škodlivé pro životní prostředí, zatímco energetický sektor podílí na 49% z emisí skleníkových plynů, samotná elektrická energie produkuje více než 25% emisí spojených oxidu uhličitého. Během posledních 20 let polovina všech emisí oxidu uhličitého spojených se spotřebou energie byly z výroby elektřiny (Rashad S.M. and Hammad F.H., 2000). Emise do životního prostředí byly hlavním předmětem studii energetických dopadů, další významné dopady, jako jsou pozemní rušení a přesuny obyvatelstva spolu s jejich ekonomickými a sociálními důsledky jsou méně zdůrazněny. Hlavní dopady jako jsou vyčerpání přírodních zdrojů a velké palivové a dopravní požadavky, které ovlivňují celou řadu oblastí, včetně pracovní a veřejné bezpečnosti, jakož i vnitrostátních dopravních systémů, jsou obecně ignorovány. Množství toxických látek a odpadu, vznikajících z fosilních paliv je mnohem více než toto množství z jiných zdrojů energie. Obecně platí, že znečištění závisí na úrovní nečistot z paliva, zemní plyn je čistší než ropa a ropa čistěji než uhlí. Zařizení, které zpracovají fosilní paliva působí i na krajinný raz, mista, kde se těží jsou nepřipustné obyčejnýmu obyvatelstvu, ale po ních krajína se uplně přemení a zdevastuje, doly po sobě zanechavají doslova hromadné tunely v zemi a je třeba řešít i tento problem pomoci rekultivaci. Pozitivní účinek fosilních zdrojů energie je jejích hospodařská učinnost ve smyslu ušetření plochy, to znamená, že vysoká energetická hustota fosilních paliv umožňuje menší využití půdy, což zmenšuje vliv fosilních paliv na krajínu a nepůsobí tak esteticky nepřiznivě pro lidi a umožňuje větší využití půdy pro jiné učely v porovnání s jínými obnovitelnými zdrojí. Např. střední elektrárna potřebuje pro své učely 1-4 km2 , kdyžto solární park potřebuje plochu, odpovidající malému městu 20-50 km2 a plantaže pro biomasu 4000-6000 km2, což odpovidá celé provincii (Rashad S.M. a Hammad F.H., 2000). Obecně k hlavním enviromentalním dopadům z fosilních páliv na atmosferu patří vliv SOx, NOx a CO i CO2.

13

4.1 Vliv SOx Za podminky obsahu síry ve fosilním pálivu při hoření vzniká SO2, a určité množství tohoto plynu (2 % až 3 %) se přemění ještě ve spalovacím zařízení na SO3. Oxid siřičitý je odolný vůči UV záření a v atmosféře dochází k jeho oxidaci na oxid sírový, pote se vytvoří kyselina sírová, která se formou kyselých deští při vodních srážkách dostane na zemský povrch. Odstranít sloučeniny síry ze spalin lze několika metody procesu zvaným odsíření nebo-li desulfidace. Napřiklad u fluidních ohnišť se síra obsažená v palivu odstraňuje pomocí vápna a to částečně už ve fluidní vrstvě, a pravě tato přičina zvyhodňuje fluidní spalovaní před ostatními typy. Co se tyče automobilové dopravy, síra se neuvolňuje protože automobilová paliva už jí neobsahují, velký problem tady představují oxidy dusíku (NOx) (www.transformacni-technologie.cz).

4.2 Vliv NOx Pravě vůči automobilové dopravě, při použivání motorových paliv jako benzin a motorová nafta, ropa nepřimo negativně ovlivňuje stav ovzduší. Při nedokonalém spalování do ovzduši uníká denně velké množství oxidů dusíku, které následně při reakcích v ovzduší redukují množství ozonu a proto přispivají ke sklenikovému efektu (www.transformacnitechnologie.cz; Horbaj P., 1997). Při spalování se hoření účastní jak dusík obsažený v palivu a tak i především dusík obsažený ve vzduchu. Tento dusík reaguje ve spalovacích zařízeních s kyslíkem za vzniku NO (cca 95% z celkového množství NOx) a NO2 (cca 5% z celkového množství NOx) . Tvorba oxidů dusíku především závisí na koncentraci kyslíku, době pobytu a teplotě ve spalovacím prostoru, s obsazenem v něm O2 (www.transformacni-technologie.cz). Také NOx spolu s SOx mužou způsobovát smog, jak redukčního, tak i oxidačního typu. Oxidační smog má silné toxické účinky a pusobí negativně na lidské zdraví – draždí sliznice, oči a dychací cesty, ale také má záporný vliv i na vegetaci, protože ozon narušuje funkci buněk, za tím nasleduje poškození listů a jehličnanů a životně vyznamných procesů.

4.3 Vliv CO2 a CO Jelikož hlavním prvkem fosilních paliv je uhlík, zákonitě při spalovácích procesech vzniká velké množství CO2 a většina spalného tepla je vázána na uhlík. Když to CO2 je produkt 14

spalování dokonalého, oxid uhelnatý je produktem spalovaní nedokonalého, při tomto procesu nedochází k úplné oxidaci palivového uhlíku kvůli nedostatku kyslíku. Zatimco přirozené uvolňování CO2 v důsledku rozpadu a dálšího zpracování biomasy je skoro vyrovnano spotřebou tohoto plynu, CO2 který byl uvolňen při spalováni fosilních páliv zůstavá většinou v atmosfeře, jen malá část oxidu uhličitého je pohlcována oceany. Tím, že se fosilní páliva spalují, dávno uložený uhlík se dostává do atmosféry a tím jeho koncentrace v atmosféře roste v porovnaním ze stavem před hromadným spalováním těchto paliv. Takovým způsobem koncentrace CO2 má různé negativní důsledky, nejhorší ze kterých je sklenikový efekt (www.transformacni-technologie.cz).

Množství emise CO2 v globálním měřitku podle typu paliva, 1990-2035 Kapalná paliva

Zemní plyn

Uhlí

50 40 30 20 10 0 1990

1995

2000

2005

2010

2015

2020

2025

2030

2035

Graf č. 1 Množství emise CO2 v globálním měřitku v roce 1990-2035 (zdroj: www.eia.gov)

4.4 Přehled dopadu jednotlivých zdrojů energie 4.4.1 Ropa Člověk při objevení zdrojů energie kladl za cíl hlavně vytěžít co nejvíc surovin, ale přišly i přirodní odezvy. Jedno z prvních naznáčení se uskutečnilo počátkem čtýtyřicatých let, na ropném ložisku Wilmington v Kalifornii. Toto ložisko bylo objeveno v roce 1932 a k roku 1968 v tomto mistě už bylo vytěženo skoro 160 millionů tun ropy a 24 milliardů m3 zemního plynů. Nalezíště se nachází v industrialním centru s velkým počtem obyvatelstva

15

a proto hralo důležitou roli v rozvoje ekonomiky celého státu Kalifornie. Právě z tohoto důvodu až do roku 1966 ve Wilmingtonu se těžba udržovalá na nejvýšší urovní v porovnání s jinými ropnými ložiskami. Ale v roce 1939 obyvatele Los Angelesu a Long Beach zažily na vlastní kůží důsledky intenzivní těžby – začala propádát půda nad ložiskem. Ve čtýřicatých letéch ten proces se usilíl, vytvořila se oblast propadnutí ve formě eliptického poháru, ve kterém dno představoválo místo, ve kterém se těžilo nejvíce. V šedesátých letech amplituda propadnutí půdy dosahla 8,7 m, plochy kolem krajů poháru byly roztáženy, pohyb půdy byl doprovázen zemětřesením, v období mezi letami 1949 a 1961 se vyskytlo pět nejsilnějších. Půda doslova mízela pod nohámi, byly zníčeny městské budovy, mosty, silnice, přistávy a ropné vrty. Na obnovené prace bylo utráceno 150 millionů dollarů. V roce 1951 rychlost propadnutí dosahla svého maxima- 81 cm/rok, a tak vzniklo riziko potopení souše, proto městské úřady Long Beach zastavily těžební práce do vyřešení problemů – do roku 1954, když se zjístilo, že nejučinějším způsobem proti tomuto jevu je přídaní vody do zemských vrstev. Po několika letech intenzivního zalivání půdy se v dnešní době propádaní půdy skoro zastavilo, ložisko je znovu funkční a je teď třetím největším ropným nalezištěm v USA, ale na každou tunu vytěžené ropy se spotřebová obrovské množství vody – kolem 1600 litrů (Milanova E.V. and Ryabchikov A.M., 1986; www.laalmanac.com). Propadnutí země a zemětřesení doprovazejí ropná ložiska nejenom v USA, také byly zaznamenany v starých ropných oblastích Ruska, zejmena se to projevuje ve Starogrozněnskom ulozíští, kde v roce 1971 propuklo zemětřesení o silě 7 stupňů podle Richterové škály v epicentru, stejnou situaci proživají stará ložiska v Azerbajdžanu (Milanova E.V. and Ryabchikov A.M., 1986). Největší zdravotní a environmentální rizika spojené s těžbou, dopravou a skladováním ropy představují rizika ohně, explozí a významných ropných úniků. Přimé nebezpečí pro životní prostředí představuje právě riziko nekontrolovatelných úniků ropy během průzkumu nebo těžby, které se bohužel nebyvají zřídka. Bezprostřední roli tady hraje člověk, tak v roce 1991 v důsledku války v Perském zálivu cileně byl zpusoben irakskou armadou významný únik ropy. Téměř šest měsíců bylo zapotřebi aby zastavit únik v Mexickém zálivu, který nakonec činil asi 300 000 tun surové ropy, která unikla do vodního prostředí, to umožnílo zahrnout tento připad do největších ekologických

16

katastrof v lidskích dějínach, za 152 dnů do moře ve hloubce 1500 metrů uníklo kolem 5 millionů barrelů ropy (Rashad S.M. and Hammad F.H., 2000). Ropné látky nepřiznivě působí na život organismu, buď to na faunu a nebo na rostlinstvo, havarie v Mexickém zálivu způsobila problemy na mokřadéch, povlaky na rostlinstvě a půdě, měla za následky teplotní stres a také se snižila schopnost fotosyntezy u rostlin. Studie prokázaly snížení množství chlorofylu a celkové biomasy rostlin. Dalším problemem, zbůsobeným ropnýmí uhlovodiky je snižení schopnosti slaniskového rostlinstva snášet salinitu a tím pádem zvětšuje počet umrtí a brání sukcesí. Jako všechno v přirodě komunikuje navzajem tak i mokřady mají vztah k fauně, slouží domem pro různé druhy živočichů jakožto kraby, krevety, různé druhy ptaků a ryb. Slaniska mají také funkcí ochraný protí přilivovým vlnám a silným větrům (Mishra D.R. et al., 2012). Podle zpravy od 2. listopadu roku 2010, bylo nalezeno celkově 6814 mrtvých zvířat, skoro všechni oběti havarie byly ptáky – 6104 jedinců. Kromě toho, se zvýšil počet kytovců, nalezených na pobřeží v severní části Mexického zálivu , do havárie a v prvním tydnů po havárie toto čislo bylo 114 jedinců, ale ve fazi po první reakci, v době od 3.11.2010 – 28.07.2013 na pobřeží bylo nalezeno 794 jedinců. Z celkového počtu nalezených 1030 kytovců v období 1.02.2010 – 28.07.2013, kolem 95% zemřely a jenom 5% přežílo (www.restorethegulf.gov; www.nmfs.noaa.gov). Přeprava ropy tankery přes ocean zaznamenala významný počet katastrof, kde je velmi velké množství ropy uniklé a projevilo se ve vážných ekologických škodach. Na konci šedesátých let, ropný tanker "Torrey Canyon" najel na mělčinu v kanálu La Manche: únik činil 100 000 tun ropy. O 10 let později, v roce 1978, ropný tanker "Amoco Cadiz" najel na mělčinu kolem Bretaňí ve Francií, 250 000 tun ropy se vylilo a bylo přepraveno na více než 350 km od pobřeží a do teď ničí mořský ekosystém po celá desetiletí. V roce 1989 odehrala katastrofa ropného tankeru "Exxon Valdez" v Prince William Sound, Aljaška. Více než 40 000 tun ropy byly vypuštěné a kontaminovaná oblast zaplavila asi 1600 km dlouhé pobřeží. V roce 1994 byl přijat plan o obnovení postižené oblasti, včetně vyzkumů a monitorování, ochrany biotopů a zachranných akcí, ale když plan byl přijat, bylo těžko odlišít vliv teto havarie od přírodního nebo antropogenního vlivu na postiženou krajinu, a tak se už těžko bylo odhadnout jistý původ vlivu na ryby a ostatní zvířata. V dnešní době existuje hodně informaci o rybách, savcích a mořských ptácích v postižených oblastích

17

Aljašky, jenom že podle zprávy z roku 2010, uniklé ropné látky mají vliv na tamější půdu i v 21. století (Rashad S.M. and Hammad F.H., 2000; Federal Register, 2010). Nesmíme zapomínat i na živé tvory, na které může působít ropa a její činnost, nejedná se jenom o malé zvířata, ale také o oblibence mnoha lidí – ledního medvěda. Rozvijecí ropná činnost a snaha o její dobývaní v nových arktických ložiskách přimo ohrožuje život mnoha savců, zkracuje jejích areal a ruší svou činností jejích život. Studie prokázaly negativní vliv ropy na životní cyklus ledního medvěda. Při pokusu na třech skoro dospělych polarních medvědích, výzkumníci pokrýli nadrž s vodou centimetrovou vrstvou surové ropy, kde se nachazeli zvířata. Výzkum prokázal zvýšení rychlosti metabolismu o 27-86% a teplotní kondukce celého těla se zvýšila o 21-55%, stejně při jiných pokuséch s pokrýtou ropou, srstí medvěda, tato kondukce zůstalá vysoká při zimních teplotách, ale se snižila při letních (Hurst R.J. et al., 1991; Hurst R.J. and Oritsland N.A., 1982). Ropná činnost i bez techto ložisek v Arktidě má obrovský vliv na globální klima na Zemi, je možné, že má z určité části na svědomí i tání ledu, a teď ropné giganty chtějí ještě více zasahnout do klimatických změn a zvířat, které také mají pravo na život. Existují vládní dokumenty, ze kterých vyplývá to, že neexistují konkretní plany o likvidaci ropné havárie v ledových vodách Arktidy, a tím způsobem může tento pokus přivést k tragickým nasledkům pro celé lidstvo. Riziko katastrofy je poměrné velké, tady je otazkou spíše, kdy to může nastát a co se potom musí dělat, protože minulá zkušenost je smutná, a i havárie ropné plošiny Deepwater Horizon v Mexickém zálivu měla katastrofální následky a uplynulo hodně času, než se zbavílo ropy z mořského porvrchu, až do teď znečišťují půdu Aljašky ropa, která unikla při havarii tankeru Exxon Valdez, někdy tyto havarie ze začátku nikdo nehlásí a tím se minimalizuje možnost okamžité pomocí životnímu prostředí (www.savethearctic.org; Federal Register, 2010).

4.4.2 Uhlí Uhelné elektrárny s výkonem 1000 MWe , které nemají žadné omezující technologie v oblasti snížení emisi školdlivých plynů, produkují ročně v průměru asi 44 000 tun oxidů siry a 22 000 tun oxidů dusného, které jsou rozptýleny do ovzduší. Kromě toho do ovzduší se také dostavá 320 000 tun popela, který obsahuje 400 tun těžkých kovů jakožto arzén, kadmium, kobalt, olovo, rtuť, nikl a vanad - množství, které se ignoruje takovými

18

energetickými činnostmi jako je těžba a doprava surovin (Rashad S.M. and Hammad F.H., 2000; IAEA, 1997; Pirila P. et al., 1986; UNDB, 1995). Elektrárny, spalující fosilní paliva s použitím moderních technologií snižování emisi, můžou snížit uvolnění škodlivých látek do ovzduší až desetkrát, ale existuje ještě významné množství pevných odpadů, vyráběných během provozu. V závislosti na obsahu síry, zařízení s vykonem 1000 MWe produkují při odstranění síry každoročně 500 000 tun tuhých odpadů z uhlí, více než 300 000 tun z ropy a kolem 200 000 tun z uprav zemního plynu (Rashad S.M. and Hammad F.H., 2000). Odpad, který obsahuje malé množství toxických látek je obvykle uložen v rybnících nebo formou vysypky. Regulační subjekty stále více zahrňují tento odpad do nebezpečné složky. V důsledků spalování uhlí v elektrarnách do ovzduší se vypouští velké množství CO2 – hlavního sklenikového plynu, což přispivá ke globalní změně klimatu. Faktor emise sklenikových plynů u fosilních paliv činí v rozmezí 500 – 1200 g CO2 ekvivalentu/kW(e)hodin. Budoucí zlepšení energetické účinnosti by mohlo snížit tyto emisní faktory, ale zda se nepravděpodobným překonání velkýho rozdílu mezi fosilními palivy a jinými zdroji energie. Hlavním faktorem nejistoty u zemního plynu je jeho uvolnění při výrobě a přepravě. Podle prognozy k roku 2030 množství emisí z uhelných elektraren muže dosahnout 41% z celkového množství CO2 ve světě (Thitakamol B. and Veawab A., 2007). Kromě CO2 se také vypouští velké množství znečišťujících látek jako rtuť, suspendované častice, oxidy síry SOx a dusíku NO2 .

Graf č.2 ukazuje přispěvek na imisí CO2 ruzných druhů energie. Emisní faktor fosilních zdrojů je mnohem výšší, než u ostatních druhů energie, představují např. u uhlí 1200±800 g CO2 ekvivalentu /kWh. Emisní faktory u vodních zdrojů a zdrojů z biomasy jsou zcela nejisté kvůli obtiži při měření emisí CH4 během anaerobní biodegradaci ve vodní nádrži a v půdě, především u kořenů ( Rashad S.M. and Hammad F.H., 2000).

19

Full energy-chain CO2 equivalent emission factors 1400

Equivalent CO2, g/kWh

1200 1000

1290

800

890

1234

600 400

860

689 460

200

410 16

0 Coal

Oil

Nat.gas

Hydro

30

9

Nuclear

75 Wind

279

116 37

80

11 Solar

Biomass

Graf č. 2 Emisní faktor CO2 z různých zdrojů energie (Rashad S.M. and Hammad F.H., 2000; www.iaea.org) Jednou ze strategii snižení počtu emisí CO2 je jeho zachycování a skladováni, tzv. technologie CSS. Táto strategie také umožňuje použivání fosilních paliv šetrným způsobem vůči životnímu prostředí. CSS lze definovat jako zachycení takového množství CO 2, které by jinak bylo emitováno přimo do ovzduší z bodového zdroje, a následně jeho ukládání v zabezpečených speciálních nádržích (Farrelly J.D. et al., 2013; Vanek F.M. and Albright L.D., 2008; Oh T.H., 2010). Nejvíce používané nádrže pro skladování CO2 jsou vytěžená ložiska ropy a zemního plynu, hluboké solné formace a nepouživané uhelné sloje (Farrelly J.D. et al., 2013; Xie X and Economides M.J., 2009). Geologické formace se často volí jako první pro ukládání oxidu uhličitého v důsledku masivní podzemní kapacity a relativně vyspělé technologie tzv. vstřikování (Farrelly J.D. et al., 2013; Xie X and Economides M.J., 2009). Hlavním důvodem pro použití CSS technologie je její potenciál poskytnout dostatečné snížení emisí skleníkových plynů na stabilizovanou uroveň a zároveň možnost pro dálší využivání fosilních paliv (Farrelly J.D. et al., 2013; Gerard D. and Wilson E.J., 2009). Metoda se dělí na tři etapy: zachycování, transportování a skladování (Farrelly J.D. et al., 2013; SEI, 2005). System zachycování CO2 může byt integrovan přimo do elektraren jako jednotka po upravě vyfukových plynů, znamená to, že před přepravou a vypouštění CO2 do nadrže, z plynu musí být odstraněny spaliny, včetně odstranění PM částic a SO2, protože to zabraní 20

ucpavání potrubí a minimalizuje degradací CO2 rozpouštědel. Spaliny obsahují různé škodlivé látky, to jsou dioxiny, furany, PM částice a stopové prvky. Dnes existuje řada metod pro zachycování CO2, ale nejběžnější metodou je absorpce plynu kapalnýmí rozpouštedly. Existuje velké množství rozpouštědel pro zachycování CO2, které se delí na fyzické a chemické. Chemické izolování CO2 je nejčastějí použivanou metodou, protože se ukazalo, že tato technologie je energeticky učinnější a levnější, než ostatní (Farrelly J.D. et al., 2013; Stewart C. and Hessami M.A., 2005). Nejvíce použivaným druhem chemických rozpouštědel jsou aminy, konkrétně monoethanolamin - MEA (Farrelly J.D. et al., 2013; Alie C. et al., 2005; Rao A. et al., 2002). Přikladem teto metody je elektrárna Warrior Run v USA, která pracuje pomoci aminové absorpci CO2. Studie zjistily, že ruzné typy uhlí produkují ruzné typy spalin, které mají různé složení, nejčíštším na přiměsí typem se ukazal antracit. Ten totiž obsahuje menší množství toxických latek, jakožto HF a HI (Thitakamol B. and Veawab A., 2007). Ale i zachycování CO2 má sve nevyhody, a to jsou látky, které obsahuje už tzv. zpracováný plyn, po zachýcovacím procesu. Hlavní složka, která uniká do ovzduší je vyfukové plyny se sniženým obsahem CO2 a vypary s ostatních procesu. Oddělený CO2 se dál přepravuje potrubím nebo v tlakových nádržích na úložiště. Existují velké obavy, že investiční náklady na technologie zachycování CO2 nebudou zcela vyhodné a celý proces nebude hospodařský prospěšný (Farrelly J.D. et al., 2013; Packer M., 2009). Vypouštění sklenikového plynu do oceanu je také způsobem uhlikového ukladání. Obecnou metodikou je vstřikování CO2 do velkých hloubek (> 1000 m), kde plyn bude uložen v oceánu. Ale problemem tady je acidifikace vod, ve kterých pak existuje riziko vyhynutí žijicích v ní zvířat (Farrelly J.D. et al., 2013; IOCCP, 2009). Přičemž ocean neposkytné dlouhodobé uskladnění plynu, odhaduje se, že 15-20% od uloženého množství CO2 se vrátí zpět do atmosfery již v průběhu nasledujících stovek let (Farrelly J.D. et al., 2013; Herzog H., 2001). Největší dopad na životní prostředí mají odpady během provozu, jelikož obasahují inhibitory koroze s obsahem těžkých kovů a soli, stabilních k vysokým teplotám. Ale problemem také jsou tzv. fugitivní emise neboli přechodné. Během provozu zařízení procesní kapaliny mohou být nahodně uvolněny ze zachycovácí jednotky především

21

v důsledku úniku, které se obvykle stavají při zhoršení stavu technologických zařízení a potrubí, korozi, poškození nárazem a vibracemi. Tyto emise jsou nepředvídatelné a náhodné na rozdil od vyfukových plynů, může k ním dojít kdekoliv v systemu, např. u čerpadel, ventilů, větracích otvorů. Bez ohledu na jejich zdroj fugitivní emise emitují určité množství procesních kapalin a materiálů, včetně neupravených a upravených spalin, absorpčních rozpouštědel, toxických inhibitorů koroze, produktů rozkladu a ruzných chemických přísad, které mají draždicí a leptací učinky. Význam fugitivních emisí byl uznán v zákonech a předpisech o ochraně přirody (Thitakamol B. and Veawab A., 2007). Nutno dodát, že hlubinné ukládání oxidu uhličitého, a to nezáleží na tom, jestli se jedna o vyčerpané ropné pole anebo uhelné sloje a vrstvy, může převest k acidifikací vody, která se vyskytuje ve velkých hloubkách pod zemí (Smekens K. and van der Zwaan B., 2006; Riemer P. et al., 1999). V případě porušení geologické vrstvy, do které CO2 je aplikován, to může mít za následek znečištění okolních podzemní vod, a to by mohlo mít vliv na kvalitu pitné vody, jestli se tato získáva ze zdrojů napájených na podzemní vody. I přesto, když porovnát, že zemní plyn je uložen v podzemí dlouhodobě a může tam zustát i několik geologických období, existuje pravděpodobnost postupného posunu a úniku CO2 ze skladovácí jednotky (Smekens K. and van der Zwaan B., 2006; Ha-Duong M. and Keith D.W., 2003). Pravě toto riziko je přičinou pochybnosti učinnosti metody CCS ve snižování emisi oxidů uhličitého, zvlášť když se jedná o uložení sklenikového plynu ve zvodních a uhelných vrstvách. Podle stabilizačního scénáře IEA předpokládá se, že technologie CCS by mohly přispět k 21% ve snížení emisí, ale k tomu musí být splňena podminka, aby k roku 2050 více než 60% uhelných výrobních zařizení by měla být vybavěna technologii CCS (Corsten M. et al., 2013). Z nedávno publikovaného globálního energetického posouzení vyplynulo, že metoda CCS může poskytnout nové odvětví energetiky, a při podmince, že objem skladování CO2 nesmí klesnout pod 55 Gt CO2,ale musí se přiblížit k 250 Gt CO2 (Corsten M. et al., 2013; Riahi et al., 2012). Dalším rizikem, spojeným s nakládáním uhlí je riziko sesuva půdy. Odpad vzniklý v uhelných dolech je obecně hromadí do obrovských vysypek. Občas tam vyskytnou sesuvy půdy na těchto místech. Jeden takový připad nastal ve městě Aberfan, v Jižním Walesu, v říjnu roku 1966. Velká část vysypky, podmačena podzemními vodami a silným dešťem

22

sklouzla dolů po dvestěmetrovým svahu a pohltila základní školou a osm dalších budov: 141 lidí zemřelo v této nehodě, 116 z nich byli malé děti (Rashad S.M. and Hammad F.H., 2000).

4.4.3 Zemní Plyn Zemní plyn je relativně čistý zdroj energie, zejmena v porovnání s uhlí a ropou. Při použivání plynu jako dopravního paliva, toxické emise se snižují o 70-85% ve srovnání s benzínem a motorovou naftou (Barros Zárante P. H. and Sodré J. R., 2009). Take studie prokazaly, že motory s použiváním zemního plynu produkují zanedbatelné emise karcinogenních a mutagenních druhů uhlovodíkových sloučenín, zařazených Agenturou Ochrany Životního prostředí USA (EPA). Podle výsledků brazilských vyzkumniků, použití zemního plynu jako náhradu za benzin snižuje emise oxidu uhelnatého o 75% a oxidu uhličitého o 33% (Barros Zárante P.H. and Sodré J.R., 2009). Při použití zemního plynu do ovzduší se dostavá množství CO2, které je nizší než aktuální průměrná úroveň evropských dopravních prostředků (Barros Zárante P. H. and Sodré J. R., 2009). A proto zemní plyn může být významnou alternativou ve snižování emisí skleníkových plynů. Emise CO z ruzných zdrojů paliv

Emise CO2 z ruzných zdrojů paliv

2

CO2x10-2, g/km

Proconve V/Target limit Natural gas

CO, g/km

Gasoline 1,9

100 152 227

7,5

0

2

4

6

8

0

100 Proconve V/Target

200 Natural gas

300 Gasoline

Graf č. 3 Emise CO z ruzných zdrojů paliv

Graf č.4 Emise CO2 z ruzných zdrojů paliv

(Barros Zárante P.H. and Sodré J.R, 2009)

(Barros Zárante P.H. and Sodré J.R, 2009)

23

Ale existují ovšem i zdravotní rizika, dominují při tom zejména katastrofy při nakládáni s plynem (průzkum území, kde se plyn vyskytuje, těžba vrtů a produkce plynu), významné úniky plynu z distribuční sítě, kompresoru a monitorovacích stanic a oheň i exploze v oblastech s vysokou hustotou obyvatelstva. Posledním novějším problémem, představujicím potenciálně velmi významné riziko v přístavních městech, je problem, spojený s přepravou zkapalněného zemního plynu (LNG). Často s rozvojem hlubinného vrtání i průzkumu, a to zejména v místech vzdálených od pevniny, postavení platform, kde bydleli a pracováli vyzkumnicí, se provádělo v nepříznivých podmínkách, jako je napřiklad Severní moře. Něhoda s ubytovácí platformou "Alexander Kielland” se odehrala 27 března roku 1980, je pravděpodobně nejhorší nehoda, spojená s zemním plynem. Platforma v důsledku bouřlivého počasí v ropném norském poli Ekofisk byla převrhnuta a obracena vzhůru. Ze 225 osob, které byly v tu dobu na palubě, 123 lidi zemřelo, a mnoho z těl nebyly nalezeny (Rashad S.M. and Hammad F.H., 2000). V červenci roku 1988 byla zcela zničena platforma "Piper Alpha" požárem a výbuchem. Tato platforma se použivala pro produkci ropy. V důsledku velkého úniku plynu v systému kompresoru, vypukl požár a nastala exploze, která způsobila vypnutí mimo jiné i dispečinku a všech elektrických napájecích zdrojů. Přičemž selhal protipožární systém a oheň se rychle stoupal. Hlavní plynové potrubí byly zničené bez možnosti izolace úniku plynu, poté obrovské bubliny zemního plynu se vyšplhaly až k mořské hladině a začaly hořet. Nakonec celá platforma byla zničena. Tato katastrofa má za následek 167 mrtvých a ekonomická ztráta převyšuje miliard dolarů (Rashad S.M. and Hammad F.H., 2000). V říjnu 1949 se stala katastrofa spojena s únikem LNG plynu na Ears Ohio Company v USA. Únik činil 2900 m3 LNG. Vznikl oblak plynu, který byl nasledně rychle zapálen, pote se odehral vybuch, dokonce některé množství plynu vstoupilo do kanalizace a tam se zapálilo také. Plameny dosáhly 900 m ve výšce a ohnivá koule tvořila 300 m v průměru, nakonec celá instalace taký byla zničena. Při teto nehodě zemřelo 128 lidí a 400 utrpělo těžká zranění. V důsledku katastrofy ve Clevelandu se v USA vytvořil masivní tlak obyvatelstva proti použití zemního plynu a provoz podobných zařízení, spojených s zemním plynem byl zastaven téměř na dobu 30 let (Rashad S.M. and Hammad F.H., 2000).

24

Během kruté zimy roku 1987 v Evropě došlo k několika nehodam v důsledku úniku z plynovodů, které byly roztrhaný v důsledku pohybu zemské kůry kvuli chladnému počasí. Oheň a nasledná exploze vyžadaly několik lidských smrtí. Nejhorší vlakovou katastrofou za doby SSSR a nynějšího Ruska je havarie ze dne 4. června roku 1989, která se stala na useku Transsibiřské magistrály v Baškirské ASSR vedle města Ufa, kdy se odehral vybuch kvůli úniku plynu z vědlejšího plynovodu. Únik zkapalněného plynu proběhal zhruba po dobu pěti hodin a vytvořil také oblak. Jiskra jednoho z projíždějících vlaků v několika kilometrů od potrubí zapalila oblak plynu, který v tu chvili pohltil oblast v několik kilometrů vedle zdroju úniku. Následující výbuch převrátil vozy, jedenáct vagonů bylo razově shozeno z kolejíšť a sedm z nich hned shořelo. Teplo, které vzniklo při spalování zemního plynu bylo tak silné, že se dva vozy roztavíly a částečně se spojíly. Mezi 600 a 800 lidí zemřelo, značný podíl umrtí byl mezi dětmi. V okruhu ctyř kilometru byly zničeny všechny stromy, exploze byla vypočítána jako ekvivalent 10 kilotun TNT nebo stejná jako síla malé atomové bomby (Rashad S.M. and Hammad F.H., 2000).

5. Vyhledy Pro mnoha zemi fosilní páliva jsou těmi zdroje energie, na kterých závisí energetická budoucnost státu a ekonomika, u většiny zemi fosilní páliva stále tvoří energetický základ. Ve většině ekonomicky silných zemi světa efektivita použivání fosilných páliv je vysoká a je vyšší, než u celosvětové průměrné hodnoty. Stejně tak je vysoká potřeba fosilních paliv u zemí, která jsou ve svém vrcholu rozvoje, a ty staty určite se neobejdou bez těchto zdrojů energie. Proto musí existovát rozumná cesta, která by vyhovovála aspoň většině zemi. Zdrojem budoucnosti může stát jaderná energie, která je mnohem efektivnější, než fosilní paliva a produkují větší množství energie. Během provozu jáderných zařizení riziko něhod je nižší, než u napřiklad uhelné elektrárny. Stejně tak uroveň radiaci je nižší u jaderných zařizení, než u elektráren. Energetika musí byt zaroveň efektivná a také ekonomický prospěšná, je třeba si vytvořit se začatku stabilný system směsného typu, kde se budou použivány jak fosilní páliva tak i uran, a nasledně v budoucnu většina zemi může přejít na jadernou energetiku. Niže uvedená tabulka ukazuje takzvaný R/P index, který představuje poměr zásob ku produkci, 25

a ukazuje na jakou dobu aktualní zásoby surovin budou stačit za podminky udržení stejného tempa produkci. Tabulka č.1 R/P index, uvedený pro ropu, zemní plyn, uhlí a uran. (www.bp.com; www.energywatchgroup.org)

Typ zdrojů energie Ropa Zemní plyn Úhli Uran

R/P index 46,2 let 58,6 let 118 let 70 let

Zásoby uhlí se vystačí na delší dobou ze všech uvedených páliv, ale když se vezme v uvahu dnešní rychost erozi, se kterou se odkrývají nové ložiska uranů, tak jaderná energetika s dnešní potřebou lidstva v energii může vystačít na 4 miliardy let (Petroski R. and Wood L., 2012). Podle energetických odborniků uhlí budou postupně nahrazovány zemním plynem a obnovitelnými zdrojí. Největší růst spotřeby se očekavá u obnovitelných zdrojů energie, včetně biopáliva, mezi rokem 2010 a 2030 se očekavá narust 8,2 % za rok. Mezi fosilními pálivy největší růst se očekavá u zemního plynu 2,1 % za rok. Podíl ropy na energetickém trhu bude klesat a plynu naopak stoupat. Období industrializací v Čině a Indii způsobily růst podilů uhlí na trhu, ale k roku 2030 patrně ten podíl se zmenší. Podíl obnovitelných zdrojů v poptavce mezi energetickými zdroji bude vysoký a do roku 2030 se zvyší do 18%. Rytmus, ve kterém obnovitelné zdroje proníkají na energetický trh připominá tempo při vzniku jáderné energetiky. V dopravní sfeře nastavá diverzifikace, při které role biopaliva se zvyšuje a pravě skoro třetina poptavky na energii v tomto sektoru bude připadát na biopalivo. Ropa bude stale jedničkou mezi zdroje energie v dopravním sektoru, ale její podíl v globalní spotřebe energie bude klesát v zavislosti s rustem jiných zdrojů. Zpomalení rustu spotřeby ropy v dopravním sektoru budou souviset předevšim s povýšenou ekonomii paliva a vysokými cenami. Velké naděje v dodavání ropy se kladou na Irák (www.bp.com). Ropu jako pohonnou hmotu vystřidá biopalivo, také v jisté míře se zvyší počet hybridních aut, elektromobilů a použiváni zkapalněného plynu v dopravě, ale to nebude mít přinosný vliv pro rozvoj dopravního systemu do roku 2030. Podle prognozů po roce 2020 kolem 40% od globalního růstu poptavky na kapalná paliva bude mít pravě biopalivo, v porovnání s rokem 2010 a 13% , k roku 2030 toto čislo bude stoupát ke 60%. Ve vyrobě

26

biopaliva jsou stalými lídry Brazilie a USA, a ve spotřebe budou dominovát USA a Evropa (www.bp.com). Podle bazového scenaře společnosti British Petroleum, v důsledku politických opatření proti emisi sklenikových plynů, cen na uhlík a technoligii s malým obsahem uhlíku, velkou roli energetického balansu v budoucnu bude hrat zemní plyn. Vyroba elektroenergii s použitím zemního plynu přináší o polovinu menší emisi CO2 a skoro žadné emise síry v porovnání s tradiční vyrobou energie s použitím uhlí. Kvůli těmto enviromentalně šetrným vlastnostem zemního plynu a také v důsledku omezení staveb teplaren, očekavá se nahrazení uhlí tímto zdrojem elektrické energie ve všech státech OECD, zejmena tento jev se bude projevovát v evropských zemích. Podíl plynu ve vyrobě energii mezí fosilními palivy vyroste od 42% v roce 2010 do 65% v roce 2030 (www.bp.com). V globalním měřitku podíl zemního plynu na celkové vyrobě elekrické energie vyroste s 20,5% do 22% v roce 2030 (www.bp.com). Jedním z plynných zdrojů budoucnosti může stát hydrat metanu. Tento plyn představuje krystalickou kombinaci molekul zemního plynu a vody. Když jeden krychlový yard hydrat metanu se dostane k zemskému povrchu tím se uvolní přibližně 450 jardu krychlových zemního plynu (A Student Guide to Energy, 2011). Ložiska tohoto plynu můžou být několik stovek metrů dlouhá a obecně se vyskytují ve dvou formech, pod arktickým permafrostem a pod mořským dnem. Jenže jak je znamo metan je sklenikový plyn a přinaší také i negativní nasledky. Na začatku se bude těžit pravděpodobně pod permafrostem v Aljašce a pod mořským dnem v oblasti Indického a činského pobřeži, a také v Mexickém zálivu (www.scienceworld.cz). Alternativou je také zemní plyn a methan ze skladek, který se vyrabí z biomasy. Vyhodou tohoto typu je dlouhodobá přitomnost skladkového plynu i po zavření skladek, od 20 let a více (A Student Guide to Energy, 2011). Mirou omezení emise CO2 bude uplatnění emisních povolenek v ruzných státech. Podle scenáře vrchol emisi sklenikových plynu přijde kolem roku 2020 a k roku 2030 se sniží o 14% v porovnání s bazovým scenařem, ale zvyší se o 21% s porovnaní s rokem 2005.

27

Snižení emise budou uskutečneny pomoci spojení rychlého zvyšení energetické efektivity a nahrazováním paliva s menším obsahem uhlíku (www.bp.com). V dopravním sektoru existuje omezený potencial pro přechod na jiný typ paliva, jelikož rozvoj elekromobilů nastane až k roku 2030, hlavním kriteriem pro snižení emisi bude zvýšení efektivity dopravních prostředků se spalovacími motory. Největší potenciál přechodu na odlišný od ropy typ paliva existuje ovšem ve sfeře vyroby elektrické energie, kde největším producentem budou obnovitelné zdroje, kdyžto podíl uhlí na vyrobě klesné a plynu se zvětší, avšak jeho celkový objem spotřeby se zmenší (www.bp.com).

28

Závěr Každý den stoupa potřeba lidstva v energii, člověk potřebuje více a více energii pro různé aspekty svého života. S tím se samožrejmě i musí vyrábět více tý energii. Podíl fosilních paliv na vyrobě je stalé převladaící ve světě. Některé státy ve světe chtějí mít nezavislé od dodavatelů fosilní zdroje, ale je to těžko dosažitelné bez dostačujících ložisek. A tak se proto hledají nové alternativní ložiska v podobě dehtových písku a břidlicového plynu. Ale musí se počitát i s ekologickými následky těchto alternativ. V dnešní době se nejedná o objem zásob, ale o rychlost a objem těžby. Ložisko je nevyhodné, když není možno těžit hodně a neustále, protože s tím spojeno hodně nakládu. Alternativní zásoby jsou velké, ale vzhledem k velkým investicím a dopadům na životní prostředí, nemužeme je brát jako skutečnou alternativu. To není alternativa, která bý mohla pokrýt potřebu lidstva v energii a zaroveň neměla tak razantní vliv na životní prostředí. Samožrejmě nemužeme ze dne na den uplně nahradít fosilní zdroje energie, ani posunout jejích dominantní role při vyrobě elektřiny, ale můžeme a musíme postupňe uplatňovát jíne varianty. Spolehlivý a velmí produktivný zdroj podle meho názoru je uran, je užásně kolik energii může se vyrobit pomoci jedné jáderné tablety v porovnání s jinými zdroji. Jáderná energetika je poměrně stalý zdroje energie, přinaší více energie a je šetrnější k životnímu prostředí, než fosilní paliva. V poslední době existuje zajem některých zemí o jadernou energetiku, a já si myslím, že tento zdroj může dobře konkurovát s fosilními zdrojí, aspoň částečně toto odvětví může zvýšovát svůj podíl na vyrobě elektrické energií. Některé z lidí už dávno nemůžou představit svůj život bez auta, je to samožrejmost, ale když si zamyslíme kolik lidí dnes vlastní auto a kolik by vlastnit chtělo a bude v budoucnu, tak nám vyplyvá prognoza s velkou potřebou dopravního paliva. Nemůže to trvát věčně, že budeme použivát ropu a mít benzin v naších nádržích, proto už teď musíme myslit na budoucí generaci a nové druhy pohonných hmot. Takovou alternativou z mého pohledu můžou stát hybridní auta, které budou použivát malý spalovací motor a baterie, ty jsou efektivnějí využivájí palivo, a v budoucnu palivem může v takových autach sloužit vodík. Nejrozšírený prvek světa je mnohem bezpečnejí a šetrnější k životnímu prostředi, než

29

např. ropa. S vodíkem spojené problemy skladování, ale už existují i společnosti, které tento problem vyřešily a uvedly svoje produkty na trh. Mezi fosilnými palivy je mi sympatický zemní plyn, osobně si myslím, že je to ten drůh fosilní energie, na který se může spolehnout lidstvo. Je bezpečnejší ze všech ostatních fosilních paliv, produkuje menší množství emisi v porovnání s ostatními zdroji. Stejně tak to může být dobrou alternativou pohonné hmoty misto ropy. Je vyhodou zemního plynu i lepší rozmíštění ložisek ve světě, než u ropy a možnost použivát jej v různých modifikacích. Co se tyče vlivů na životní prostředí, tak tady by opravdu učinným způsobem pro snižení enviromentálních dopadů elektrické energie bylo by snižení objemu její spotřeby. Ale systemem, pomoci kterého fosilní energetika může pokročovát bez omezení a zároveň negativných vlivu na životní prostředí, je technologie zachycování a uskladnění CO2. Většina uložišt’ pro sklenikový plyn nejsou spolehlivé, CO2 se může za nějakou dobu uvolnít buď to z geologického prostoru anebo oceanu, a proto si myslím, že účinným a užitečným skladištěm CO2 bude biomasa. Rostliny mají stoprocentní jístotu absorbování škodlivého plynů, a kromě pohlcení CO2 během svého růsta, můžou taký dlouhodobě získávat jej z atmosfery, dobrým uložištěm v tomto připadě budou řasy. V dnešní době existuje hodně typů a druhů energie, a lidstvo musí využit tu nabidku, kterou nám davá přiroda, je možné použití obnovitelných zdrojů tam, kde na to jsou dostatečné podminky, tím se zmenší vliv na náší přírodu. Ale pěvným a spolehlivým zdrojem budoucnosti musí prozatim být mix jáderné a fosilní energie. Je třeba zkoušet ruzné nové technologie použivání fosilních paliv, omezovát škodlivé emise cenou povolenek. A hlavně si myslím je duležité omezit aspoň rychlost spotřeby energie, protože to pomůže celkové situaci v životním prostředí a usnadní práci takových technologií jako CSS. Fosilní paliva to není zlo, to je dar, který dan lidstvu, aby ono mohlo využit je, ale bez určitých potiži nestává se nic. Každé věci je svuj čas, a je třeba postupně uplatňovát i nové typy energie a technologie, které nahradí primarní zdroje energie.

Seznam literatury: •

Alie C., Backham L., Croiset E., Douglas P.L., Simulation of CO2 capture using MEA scrubbing: a flowsheet decomposition method, Energy Conversion and Management, Volume 46, 2005, pages 475–487

•

Barros Zárante P.H., Sodré J.R., Evaluating carbon emissions reduction by use of natural gas as engine fuel, Journal of Natural Gas Science and Engineering, Volume 1, 2009, pages 216–220

•

Corsten M., Ramírez A., Shen L., Koornneef J., Faaij A., Environmental impact assessment of CCS chains – Lessons learned and limitations from LCA literature, International Journal of Greenhouse Gas Control, Volume 13, 2013, pages 59–71

•

Farrelly D.J., Everard C.D., Fagan C.C., McDonnell K.P., Carbon sequestration and the role of biological carbon mitigation: A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 21, 2013, pages 712–727

•

Federal Register, Volume 75, No. 14, 2010, pages 3706–3707

•

Gerard D., Wilson E.J., Environmental bonds and the challenge of long-term carbon sequestration, Journal of Environmental Management, Volume 90, 2009, pages 1097–1105

•

Ha-Duong M., Keith D.W., Carbon storage: the economic efficiency of storing CO2 in leaky reservoirs, Clean Technologies and Environmental Policy, Volume 5, 2003, pages 181–189

•

Herzog H., What future for carbon capture and sequestration?, Environmental Science & Technology, Volume 35, 2001, pages 148–153

•

Horbaj P., Vznik oxidov dusíka a ich vplyv na rozpad ozónovej vrtstvy, Chemické listy, Díl 91, 1997, stránky 833-839

•

Hurst R.J., Oritsland N.A., Polar bear thermoregulation: Effect of oil on the insulative properties of fur, Journal of Thermal Biology, Volume 7, 1982, pages 201–208

•

Hurst R.J., Watts P.D., Oritsland N.A., Metabolic compensation in oil-exposed polar bears, Journal of Thermal Biology, Volume 16, 1991, pages 53–56

•

IAEA. International Atomic Energy Agency, Sustainable development, and nuclear power, 1997

•

IOCCP. The International Ocean Carbon Coordination Project, The ocean in a high CO2 world: ocean acidification, 2009

•

Kolektiv autorů, Velká kniha o energii, L.A. Consulting Agency, 2001

•

Milanova E.V., Ryabchikov A.M., Ispol’zovaniye prirodnyh resursov i ohrana prirody, Vysshaya shkola, 1986, p. 280

•

Mishra D.R., Cho H.J., Ghosh S., Fox A., Downs C., Merani P.B.T., Kirui P., Jackson N., Mishra S., Post-spill state of the marsh: Remote estimation of the ecological impact of the Gulf of Mexico oil spill on Louisiana Salt Marshes, Remote Sensing of Environment, Volume 118, 2012, pages 176–185

•

Mongillo J.F., A Student Guide to Energy, Volume 1: Oil, Natural Gas, Coal, and Nuclear, Santa Barbara, California, Greenwood, 2011

•

Oh T.H., Carbon capture and storage potential in coal-fired plant in Malaysia—a review, Renewable & Sustainable Energy Reviews, Volume 14, 2010, pages 2697– 2709

•

Packer M., Algal capture of carbon dioxide; biomass generation as a tool for greenhouse gas mitigation with reference to New Zealand energy strategy and policy, Energy Policy, 2009

•

Petroski R., Wood L., Sustainable, Full-Scope Nuclear Fission Energy at Planetary Scale, Sustainability, Volume 4, 2012

•

Pirila P. et al., The environmental impacts of production and use of energy report series, 1986

•

Rao A., Rubin E.S., Technical A., Economic and environmental assessment of amine-based CO2 capture technology for power plant greenhouse gas control, Environmental Science and Technology, Volume 36, 2002, pages 4467–4475

•

Rashad S.M., Hammad F.H., Nuclear power and the environment: comparative assessment of environmental and health impacts of electricity-generating systems, Applied Energy, Volume 65, 2000, pages 211–229

•

Riahi K., Dentener F., Gielen D., Grubler A., Jewell J., Klimot Z., Krey V., McCollum S., Pachiri S., Rao S., van Ruijven B., van Vuuren D., Wilson C., Energy pathways for sustainable development, Chapter 17, Global Energy Assessment-Toward a sustainable future, Cambridge University Press, Cambridge UK and New York USA, and the International Institute for Applied System Analysis, Laxenburg, Austria, 2012

•

Riemer P., Eliasson B., Wokaun A., Greenhouse Gas Control Technologies, Elsevier, 1999

•

SEI. Sustainable Energy Ireland, Emerging energy technologies in Ireland: a focus on carbon capture and Hydrogen, 2005

•

Smekens K., van der Zwaan B., Atmospheric and geological CO2 damage costs in energy scenarios, Environmental Science & Policy, Volume 9, 2006, pages 217–227

•

Stewart C., Hessami M.A., A study of methods of carbon dioxide capture and sequestration—the sustainability of a photosynthetic bioreactor approach, Energy Conversion and Management, Volume 46, 2005, pages 403–420UNDB. United Nations Development Programme, Human development report, 1995

•

Thitakamol B., Veawab A., Environmental impacts of absorption-based CO2 capture unit for post-combustion treatment of flue gas from coal-fired power plant, International Journal of Greenhouse Gas Control, Volume 1, 2007, pages 318–342

•

Vanek F.M., Albright L.D., Energy systems engineering—evaluation and implementation, McGraw-Hill, 2008

•

Xie X., Economides M.J., The impact of carbon geological sequestration, Journal of Natural Gas Science and Engineering, Volume 1, 2009, pages 103–111

Elektronické zdroje •

2010 Survey of energy resources. World energy council,2010, dostupný: [http://www.worldenergy.org/wpcontent/uploads/2012/09/ser_2010_report_1.pdf]

•

2010-2013 Cetacean Unusual Mortality Event in Northern Gulf of Mexico, NOAA Fisheries, 2013, dostupný: [http://www.nmfs.noaa.gov/pr/health/mmume/cetacean_gulfofmexico2010.htm]

•

BP statistical review of world energy, june 2011, dostupný: [http://www.bp.com/liveassets/bp_internet/globalbp/globalbp_uk_english/repor ts_and_publications/statistical_energy_review_2011/STAGING/local_assets/pdf/s tatistical_review_of_world_energy_full_report_2011.pdf]

•

Deepwater Horizon Response Consolidated Fish and Wildlife Collection Report, 2010, dostupný: [http://www.restorethegulf.gov/sites/default/files/documents/pdf/Consolidated %20Wildlife%20Table%20110210.pdf]

•

Energy Watch Group. URANIUM RESOURCES AND NUCLEAR ENERGY, 2006. Dostupný: [http://www.energywatchgroup.org/fileadmin/global/pdf/EWG_Report_Uranium _3-12-2006ms.pdf]

•

Graf emisního faktora CO2 ekvivalentu, dostupný: [http://www.iaea.org/Publications/Booklets/Development/fig_18.html[

•

Great Oil Fields of Los Angeles County. Los Angeles Almanac, dostupný: [http://www.laalmanac.com/energy/en14.htm]

•

Greenpeace: Save the Arctic, dostupný: [http://www.savethearctic.org]

•

Hydrát metanu, nástupce ropy: Jak vzniká a proč se hned nevypaří?. Science World, 2011, dostupný: [http://www.scienceworld.cz/neziva-priroda/hydratmetanu-nastupce-ropy-jak-vznika-a-proc-se-hned-nevypari-6207/]

•

International Energy Outlook 2013. Energy Information Administration, 2013, dostupný: [http://www.eia.gov/forecasts/ieo/more_highlights.cfm]

•

OPEC share of World Crude oil reserves 2011. Organization of the Petrolium Exporting Countries, 2012, dostupný: [http://www.opec.org/opec_web/en/data_graphs/330.htm]

•

Ropa, ropné produkty a zemné plyn, obsah. Český statistický úřad, 2013, dostupný: http://www.czso.cz/csu/2013edicniplan.nsf/t/9D00270F09/$File/8105130403a.pd f]

•

Statistická ročenka životního prostředí České Repudliky 2012. Ministerstvo Životního Prostředí, 2012, dostupný: [http://www1.cenia.cz/www/sites/default/files/Rocenka_2012_cr.pdf]

•

Škorpík Jiří. Fosilní paliva, jejich využití v energetice a ekologické dopady, Transformační technologie, 2011. Dostupný: [http://www.transformacnitechnologie.cz/fosilni-paliva-jejich-vyuziti-v-energetice-a-ekologicke-dopady.html]

•

Zemní plyn. Wikipedia. Dostupný: [http://cs.wikipedia.org/wiki/Zemn%C3%AD_plyn]

Přiloha č.1 – Ukázka zemi, vlastnících zásoby ropy na konec roku 2010

Zdroje: http://www.bp.com/liveassets/bp_internet/globalbp/globalbp_uk_english/reports_and_publicati ons/statistical_energy_review_2011/STAGING/local_assets/pdf/statistical_review_of_world_ener gy_full_report_2011.pdf http://www.opec.org/opec_web/en/data_graphs/330.htm

http://www.worldenergy.org/wp-content/uploads/2012/09/ser_2010_report_1.pdf

Přiloha č. 2 – Přehled světové produkci ropy za rok 2010

Zdroje: http://www.bp.com/liveassets/bp_internet/globalbp/globalbp_uk_english/reports_and_ publications/statistical_energy_review_2011/STAGING/local_assets/pdf/statistical_revie w_of_world_energy_full_report_2011.pdf http://www.worldenergy.org/wp-content/uploads/2012/09/ser_2010_report_1.pdf

Přiloha č. 3 – Přehled světové spotřeby ropy za rok 2010

Zdroj: http://www.bp.com/liveassets/bp_internet/globalbp/globalbp_uk_english/reports_and_publicati ons/statistical_energy_review_2011/STAGING/local_assets/pdf/statistical_review_of_world_ener gy_full_report_2011.pdf

Přiloha č. 4 – Ukázka zemi, vlastnících zásoby plynu na konec roku 2010

Zdroje: http://www.bp.com/liveassets/bp_internet/globalbp/globalbp_uk_english/reports_and_publicati ons/statistical_energy_review_2011/STAGING/local_assets/pdf/statistical_review_of_world_ener gy_full_report_2011.pdf http://www.worldenergy.org/wp-content/uploads/2012/09/ser_2010_report_1.pdf

Přiloha č. 5 – Přehled světové produkce plynu za rok 2010

Zdroje: http://www.bp.com/liveassets/bp_internet/globalbp/globalbp_uk_english/reports_and_publicati ons/statistical_energy_review_2011/STAGING/local_assets/pdf/statistical_review_of_world_ener gy_full_report_2011.pdf http://www.worldenergy.org/wp-content/uploads/2012/09/ser_2010_report_1.pdf

Přiloha č. 6 – Přehled světové spotřeby plynu za rok 2010

Zdroj: http://www.bp.com/liveassets/bp_internet/globalbp/globalbp_uk_english/reports_and_ publications/statistical_energy_review_2011/STAGING/local_assets/pdf/statistical_revie w_of_world_energy_full_report_2011.pdf

Přiloha č. 7 – Ukázka zemi, vlastnících zásoby uhlí na konec roku 2010

Zdroje: http://www.bp.com/liveassets/bp_internet/globalbp/globalbp_uk_english/reports_and_ publications/statistical_energy_review_2011/STAGING/local_assets/pdf/statistical_revie w_of_world_energy_full_report_2011.pdf http://www.worldenergy.org/wp-content/uploads/2012/09/ser_2010_report_1.pdf

Přiloha č. 8 – Přehled světové produkce uhlí za rok 2010

Zdroj: http://www.bp.com/liveassets/bp_internet/globalbp/globalbp_uk_english/reports_and_publicati ons/statistical_energy_review_2011/STAGING/local_assets/pdf/statistical_review_of_world_ener gy_full_report_2011.pdf

Přiloha č. 9 – Přehled světové spotřeby uhlí za rok 2010

Zdroj: http://www.bp.com/liveassets/bp_internet/globalbp/globalbp_uk_english/reports_and_publicati ons/statistical_energy_review_2011/STAGING/local_assets/pdf/statistical_review_of_world_ener gy_full_report_2011.pdf