Globální perspektiva

2 Globální perspektiva

Zákon zachování energie říká, že energie se může měnit z jednoho druhu na jiný, nelze ji vytvořit ani zničit, v izolované soustavě však její celkové množství zůstává stejné. Proto součet velikosti práce, které těleso nebo pole vykoná, a vydaného tepla se rovná úbytku jeho energie, která se přemění v jinou formu. To znamená, že spotřebovaná energie, která nám proudí do zásuvky, nikam nemizí, jen se transformuje v energii jinou.

2.1 FORMY ENERGIE A JEJICH PŘEMĚNA

Existuje několik forem energie, které od sebe nejsou oddělené, ale přeměňují se z jedné formy do druhé, čímž vznikají tzv. energetické řetězce9. Vytvořením takového energetického řetězce ji člověk „těží“, to znamená přetváří ostatní formy na tepelnou nebo elektrickou energii. Spalování biomasy a fosilních paliv, v jejichž struktuře je chemická energie, uvolňuje energii tepelnou. Toto teplo se přeměňuje na pohyb (kinetická energie) a následně se pomocí generátoru přeměňuje na elektrickou energii. Turbíny mohou přímo přeměňovat proudění vzduchu nebo vody (kinetická energie) na energii elektrickou. Voda, která stoupá v hydrologickém cyklu v důsledku odpařování, se nakonec vrátí dolů ve formě srážek. Když pak srážky dopadnou na vyšší místo, potenciální energie vody se přemění na kinetickou energii, která se prožene turbínou a přemění se na energii elektrickou. Pomocí fotovoltaických článků lze sluneční záření přeměnit přímo na elektřinu buď rozdílem elektrického náboje (fotovoltaika) a nepřímo tepelnou energií (koncentrace slunečních paprsků). A v neposlední řadě štěpením atomových jader (jaderná energie) vzniká tepelná a elektromagnetická energie.

2.2 UTOPICKÝ POTENCIÁL

Základní jednotkou energie je joule (J), lze ji vyjádřit rovností 1 J = 1 × kg × m2 × s−2. Joule je definován jako práce, kterou vykoná síla 1 N působící po dráze 1 m. Ekvivalentem jednotky joule je wattsekunda (Ws), používaná v energetice pro elektrickou práci či elektrickou energii. Když odstoupíme a podíváme se, co všechno může naše galaxie nabídnout, pohybujeme se v neuvěřitelných číslech, která samozřejmě lidská entita nemůže plně vytěžit. Slunce každý rok ozáří Zemi energií o hodnotě 5 514 ZJ. Horké zemské jádro navíc poskytuje značné množství geotermální energie, asi 1 ZJ ročně. Rotace Měsíce kolem Země také produkuje energii, protože Měsíc přitahuje zemskou vodu a každý rok tím vyprodukuje 0,1 ZJ přílivové energie (gravitace). V současné době veškeré lidské podnikání vyžaduje méně než 0,5 ZJ ročně. 10 Množství energie, kterou lidé v tuto chvíli potřebují, je obrovské, pokud toto číslo srovnáme s naší vlastní historií. Nicméně ve srovnání s celkovým přirozeným energetickým příkonem, je to množství nepatrné, což neznamená, že bychom měli čerpat energetický planetární potenciál na maximum; znamená to, že lidstvo ke své existenci fosilní paliva nepotřebuje. Během posledních dvou století byla lidská civilizace vystavěna na čerpání energie z fosilních paliv a ostatní zdroje energie jako slunce, vítr, voda se zdály být minoritní. Ale nyní když jsme tlačeni okolnostmi začínáme se na udržitelné zdroje energie dívat pečlivěji a novýma

9 energetický řetězec: Rostlina procesem fotosyntézy přeměňuje energii slunce na chemickou energii, načež zvíře nebo člověk tuto rostlinu sní, a přeměňuje energii uloženou v této rostlině na svalovou sílu (kinetickou energii) a teplo. 10 SIJMONS, Dirk: Energy and Landscape: Energy Transition, 2014, str. 63 očima. V posledních dvou dekádách lidstvo investovalo mnoho prostředků do rozvoje technologií na poli „vytěžování“ energie z obnovitelných zdrojů díky čemuž ceny této energie rapidně klesly. To, že zjevně nejsme tak horliví ve využívání obnovitelných zdrojů energie, ukazuje energetická bilance Evropy – v roce 2018 se energie z obnovitelných zdrojů podílela pouze 18,9 % na energii spotřebované v EU (toto číslo zahrnuje i spekulativní jadernou energii).

2.3 INFRASTRUKTURA

Zdroje jako jsou slunce a vítr jsou nestabilní a ne vždy odpovídají poptávce. Aby Evropa pokryla tyto rozdíly, potřebuje síť, která dokáže přenášet energii na velké vzdálenosti bez větších ztrát. Dále také bude nezbytné zapojit umělou inteligenci a pomocí algoritmů tuto energii elegantně distribuovat a vyrovnávat výkyvy nabídky a poptávky – tzv. flexibilní energetika.11

Evropa potenciálně disponuje hojností obnovitelné energie, většina těchto forem energie však neposkytuje konstantní výkon a ne všechny formy energie lze přenášet na velké vzdálenosti. Tepelné sítě mají maximální dosah 60 km, a jsou tedy hlavně regionálního významu. Naproti tomu elektřina je přenositelná na velké vzdálenosti, což se obecně provádí ve formě střídavého proudu. Dále pak plyn je přenosný na dlouhé vzdálenosti, takže drobnými úpravami by stávající plynová síť mohla být použita k přepravě zeleného plynu, vodíku a metanu.12

Lze také využít uhelné elektrárny a transformovat je na datová centra, protože jsou napojeny na tepelné obvody a centrální síť a tím také bude řešen problém nárustu potřeby dat. Datové centrum tak bude mít možnost vyrovnávat přebytek v síti. Zbytkové teplo z datových center lze využívat na vytápění nebo pro hydroponické pěstování.13 Kromě elektrických a plynnových sítí bude třeba zřídit síť na přesun CO2, aby bylo dosaženo navrhovaného 80% snížení emisí skleníkových plynů, a přesouvat CO2od hlavních producentů do míst, kde jej lze ukládat nebo recyklovat. Na úkol restrukturalizace energetické sítě a vytvoření energetického mixu Evropy se snažilo najít odpověď studio OMA již v roce 2010 v projektu Roadmap 2050, kde za pomoci dalších energetických odborníků zmapovali potenciál Evropy a vytvořili mapu Eneropa (obr. 2.3.a), kde redefinovali státní hranice a pojmenovali státy dle jejich energetického potenciálu a Eurogrid, mapu energetické infrastruktury (obr. 2.3.b).

11 ROKŮSEK, Petr ze sploečnosti Nanoenergies, podcast Budoucnost R: Stanou se z elektráren datová centra?, (1. 10. 2020) 12 SIJMONS, Dirk: Energy and Landscape: Energy Transition, 2014, str. 102 13 ROKŮSEK, Petr ze sploečnosti Nanoenergies, podcast Budoucnost R: Stanou se z elektráren datová centra?, (1. 10. 2020) 15

(3.2.a) Lacaton & Vassal, rekonstrukce Bordeaux: hodnoty součinitele prostupu tepla před a po rekonstrukci