Energetika by se měla budovat na základě znalostí přírodních zákonitostí a ne mystiky

2. 8. 2010 / Vladimír Wagner

Nejsou termodynamické zákony jako termodynamické zákony

Velkým problémem v diskuzích s Karlem Dolejším i některými dalšími je, že ve svém textu nerozlišují mezi stylem faktografickým či vědeckým (vědecko populárním) na straně jedné a stylem uměleckým, literárním, náboženským, mystickým či politickým na straně druhé. I v případě, že hovoří o faktech, případně vědeckých teoriích a přírodních zákonitostech, používají místo co největší jednoznačnosti a srozumitelnosti svých myšlenek, i když to může vést k menší literární bohatosti textu, ve svých příspěvcích spíše víceznačná a květnatá vyjádření. Někdy tak lze těžko určit, co měl autor na mysli. Často se tam také vyskytuje využívání pojmů v úplně jiném kontextu a s jinou definicí, než jsou běžně užívány, bez toho, aby se na to upozornilo. To se týká například i odkazů na termodynamické zákony v textech Johna Michaela Greera.

Pokusil bych se to dokumentovat na nedávné diskuzi ZDE ZDE a ZDE o nové kosmologické hypotéze tchajwanského vědce. Karel Dolejší ji komentoval poznámkou, že zatímco teorie Velkého třesku je převyprávěním biblického příběhu do vědeckého jazyka, tak nová hypotéza je taoistická. Namítl jsem, že vědecká teorie není náboženská představa, a pokud by měla být spojována s nějakou konkrétní náboženskou představou o vzniku světa, tak by vlastně mohlo být vědecky vybráno to správné náboženství. V odpovědi mi Karel Dolejší napsal, že vznik hypotéz je iracionální a citoval v této souvislosti Karla Raimunda Poppera. Z toho by se dalo soudit, že měl původně na mysli, že se vědci, kteří přišli s teorií Velkého třesku, inspirovali v bibli a tchajwanský vědec taoismem. To je ovšem úplně něco jiného, než se zdál vyjadřovat jeho původní výrok. I já souhlasím, že inspirace k hypotéze může být iracionální i náboženská a psal jsem to i na Britských listech. To co z ní udělá vědeckou hypotézu, je její konfrontace s experimentálními fakty vědeckou metodou. V daném případě však velice pochybuji, že v případě uváděných hypotéz bylo opravdu inspirací náboženství. Hypotéza Velkého třesku vznikla při hledání cesty, jak popsat vesmír pomocí nové teorie (Einsteinovy obecné teorie relativity), tedy ne na základě četby bible. I tato hypotéza má varianty oscilujícího vesmíru. Tedy to, co se vyskytuje v hypotéze tchajwanského vědce a co inspirovalo Karla Dolejšího k jeho výroku. Myslím si však, že možnost oscilujícího vesmíru je v současné kosmologii přítomná natolik silně, že Wun-Yi Shu opravdu nemusel jít pro inspiraci k taoismu.

Karel Dolejší mi vyčetl, že nestuduji systematické ekology. Častěji se tomuto oboru ze zřejmých důvodů říká systémová ekologie. Sice je opravdu nestuduji příliš podrobně, ale nějaký přehled o jejich pracích mám. Proto možná více, než ostatní čtenáři, chápu, co je za používáním pojmů termodynamické zákony, energie či exoergie v textech Johna Michaela Greera. A nezdá se mi jeho postup vůči čtenářům příliš férový. Protože vím, že pro řadu čtenářů to není známo, připomenu, že kromě tří fyzikálních a všeobecně známých termodynamických zákonů, zavedl systémový ekolog Howard T. Odum ještě další tři nové, tedy čtvrtý, pátý a šestý termodynamický zákon. Mezi těmito dvěma druhy termodynamických zákonů je několik velice podstatných rozdílů.

První tři platí pro uzavřené termodynamické systémy, jejich trvalá a striktní platnost byla s obrovskou vahou prokázána. Nebyl pozorován žádný jev, který by je porušoval. Nové tři termodynamické zákony Howarda T. Oduma se mají týkat komplikovaných otevřených systémů (ekologických a biologických). Jejich platnost zatím nebyla vědecky potvrzena a neví se, jestli platí striktně, přibližně a zda vůbec. Hypotézy Howarda T. Oduma jsou stále značně kontroverzní.

John Michael Greer píše, že nemožnost zajištění dostatku energie pro rozvoj naší technické civilizace je dána termodynamickými zákony. Využívá tak toho, že většina čtenářů má pojem termodynamické zákony spojen s těmi prvními, fyzikálními. A mají zafixováno, že ty opravdu striktně platí a jsou velice dobře prokázány. Ovšem už neřekne, že na jím popisované systémy se nedají uplatnit, protože nejsou uzavřené. Pokud má na mysli ty nové termodynamické zákony, tak z předchozího je jasné, že k žádnému takto striktnímu stanovisku ho neopravňují. Texty Johna Michaela Greera jsou navíc propojením mystiky a faktografie. A to takovým stylem, že se striktně neodděluje, co je jedno a co druhé. Velice těžko lze tak zjistit, jestli pojem termodynamické zákony se v daném jeho textu týká klasických fyzikálních zákonitostí, systematické ekologie a nových termodynamických zákonů Howarda T. Oduma nebo jde o nějaký mystický symbol "vyššího principu".

Jak už jsem psal v minulém textu, je celkový příkon energie ze Slunce na Zemi zhruba 174 000 TW. Celková spotřeba energie lidstvem je zhruba 14 TW. Zatím je tedy rozdíl čtyři řády. Jaký díl z nich bude možné využívat bez ohrožení životního prostředí, nelze v současnosti stanovit a bude to značně záviset i na dostupných a použitých technologiích. Ke stanovení toho, jaké energetické zdroje využívat a v jaké míře, abychom neohrožovali životní prostředí, nám však může pomoci jedině vědecký výzkum a poznání přírodních zákonitostí. Třeba právě systémová ekologie. Ovšem je vždy třeba zvažovat, zda jde v daném případě o potvrzenou a platnou zákonitost nebo o neověřenou hypotézu. K hledání energetických zdrojů a stanovení energetických možností naši civilizace nám nepomůže mystika. I když se mi zdá, že Karel Dolejší mezi mystikou a vědou nerozlišuje.

Karel Dolejší srovnal nemožnost vytvořit perpetuum mobile s tím, že v současnosti neexistuje trvalého úložiště jaderného odpadu. Jde zase o nepochopení toho, jak příroda i věda, která jí zkoumá, fungují. Hlavně o neznalost základních fyzikálních zákonitostí. Vytvoření perpetua mobila je striktně zakázáno právě těmi "pravými" termodynamickými zákony. Jeho existence by odporovala prvnímu a druhému termodynamickému zákonu. Nemá tedy cenu se o jeho vytváření pokoušet a je jasné, že se to nepodaří.

Naopak, vybudování trvalého úložiště jaderného odpadu žádná fyzikální zákonitost principiálně nevylučuje. Abych vyloučil možná nedorozumění, trvalým úložištěm jaderného odpadu myslím zařízení, které umožní separovat jaderný odpad od životního prostředí, než jeho radioaktivita poklesne zhruba k úrovni přirozeného pozadí. To, jestli je dokážeme připravit, závisí pouze na dostupných technologiích. A tím se dostáváme k dalšímu dotazu Karla Dolejšího. Týkal se toho, co s odpadem z jaderných elektráren a jak to je s trvalým úložištěm jaderného odpadu.

Vyhořelé jaderné palivo, jaderný odpad a trvalé úložiště

Než se k tomu, co s jaderným odpadem, podrobněji dostaneme, je třeba si připomenout několik faktů o radioaktivním záření. Toto záření je přirozenou součástí přírody. Na zemi jsme my i ostatní organismy vystaveny ionizujícímu záření. To vzniká interakcemi částic kosmického záření v atmosféře a rozpadem radioaktivních prvků, které se nacházejí v zemské kůře už od vzniku Sluneční soustavy. Toto přirozené radioaktivní pozadí je různé v závislosti na místních podmínkách, například výskytu uranových rud v daném místě. Živým organismům však nevadí. Proto stačí, aby radioaktivita jaderného odpadu klesla na úroveň tohoto přirozeného pozadí. Více o velkosti tohoto pozadí a vůbec radioaktivním záření a jeho vlivu na člověka jsem už na Britských listech z jiných důvodů psal. Toto přirozené pozadí bylo v geologické minulosti Země vyšší. Souvisí to s tím, že poločas rozpadu izotopu uranu 238 je srovnatelný s dobou existence Země a izotopu uranu 235 pak zhruba šestkrát menší. To způsobilo, že v minulosti bylo uranu a zvláště uranu 235 mnohem více a větší byl tak i příspěvek jeho radioaktivních produktů do přirozeného pozadí. Souvisí s tím i jedna zajímavost, týkající se trvalého úložiště. Zhruba před 1,74 miliardami let byl podíl uranu 235 v uranové rudě zhruba 3 % a pokud byla tato uranová ruda zalita vodou, mohl se při nastolení vhodných podmínek rozběhnout přírodní jaderný reaktor. A takový reaktor běžel několikrát například v Oklo (v Gabonu). Zkoumání jeho zbytků je potvrzením, že ani v případě, že nemáme speciální hlubinné uložení a umělé zábrany, je transport radioaktivních prvků z vyhořelého paliva omezený. Ale přejděme od přírodních úložišť vyhořelého paliva přírodního reaktoru k těm současným.

Trvalé úložiště vyhořelého jaderného paliva se plánují v řadě zemí. V USA se pro tyto účely zkoumá například lokalita v pohoří Yucca. V současnosti se časový plán realizace tohoto zařízení přehodnocuje, ale o tom už jsem s Karlem Dolejším 51803 diskutoval. Jedno trvalé úložiště jaderného odpadu však už v USA existuje. Jedná se o zařízení WIPP (Waste Isolation Pilot Plant), kam se ukládají odpady z vojenského jaderného výzkumu a výroby. Nachází se v poušti Chihuahuan 45 km od městečka Carlsbad v Novém Mexiku a transurany z amerického obranného průmyslu jsou ukládány do velmi stabilních solných formací starých zhruba 150 milionů let v hloubce zhruba 655 m. Úložiště pracuje od roku 1999 a jeho celková kapacita představuje 175 600 m3. Projekt je součástí prací na vyčištění míst spojených s výrobou a testy jaderných zbraní a bezpečné hlubinné uložení odpadu z těchto míst. Například v červnu 2010 bylo dokončeno vyčištění starých radioaktivních zátěží z výroby jaderných zbraní v Kalifornii a odpad s transurany byl odtransportován a uložen do WIPP. Zároveň se tak ověřují i metody transportu a trvalého uložení jaderného odpadu, které se využijí i pro odpad z jaderných elektráren. Úložiště by se mělo plnit zhruba 35 let. Jak bylo zmíněno, je určeno pro uložení vojenského jaderného odpadu, jeho velikost je dimenzována na tyto účely a nestačila by odpad z amerických jaderných elektráren. Na to bude mít dostatečný prostor až úložiště v pohoří Yucca. Ale ostatní parametry jsou velice blízké a toto úložiště slouží jako velice dobrý jeho předobraz.

Zatím nejdále s trvalým úložištěm odpadu z jaderných elektráren pokročilo Finsko, které jako první země reálně takové zařízení buduje. V průběhu projekční a přípravné fáze se od roku 1989 provedla řada průzkumných vrtů a zkoumala se velice pečlivě příslušná geologická formace. Ražba tunelů samotného úložiště začala v roce 2004. V červnu tohoto roku se pak dospělo do plánované největší hloubky úložiště 420m. Dokončilo se také vyvrtání děr, které jsou podobné těm, do kterých se budou dávat sudy s jaderným odpadem. Zatím slouží pro testování a podrobné zkoumání všech postupů, které se při ukládání budou používat. Tyto testy a další budování podpůrných zařízení úložiště by mělo trvat do roku 2012, kdy by měla být podána žádost o povolení na konečné dobudování celého úložiště. Pokud by šlo vše dobře, mělo by být dokončeno do roku 2018 a v té době zažádá o povolení k provozu. Od roku 2020 by mělo začít normálně fungovat. Jaderný odpad by se tam měl ukládat zhruba do roku 2120, pak bude úložiště uzavřeno a zaplombováno.

Práce na likvidacích jaderných elektráren, kterým vypršela jejich životnost, i budování trvalého úložiště už probíhají a lze tak s poměrně slušnou přesností odhadnout finanční náklady potřebné na likvidaci jaderné elektrárny a uložení jejího vyhořelého paliva. Na tyto náklady musí její provozovatel odvádět během provozu elektrárny finance na jaderný účet, ze kterého se pak práce budou financovat. Je třeba dodat, že v případě intenzivní recyklace vyhořelého jaderného paliva a spálení většiny vznikajících transuranů bude jaderný odpad obsahovat většinou pouze štěpné produkty. Bude ho méně, bude méně nebezpečný a jeho radioaktivita bude krátkodobější (viz například ZDE). Náklady na jeho uložení na jednotku vyrobené energie výrazně poklesnou a příslušný fond, kde se na něj ukládají prostředky, tak může být i ve výrazném přebytku.

Externality slunečních a větrných elektráren se naopak do nákladu provozovatele nepromítají a ten na jejich likvidaci nic odvádět nemusí. Většinou jsou provozovatelem malé s.r.o společnosti, takže opravdu existuje riziko, že to po skončení životnosti sluneční a větrné elektrárny zabalí a likvidace zůstane na státu a daňových poplatnících.

Solární a větrné elektrárny v Česku

V nedávném příspěvku se také Karel Dolejší v souvislosti s využitím fotovoltaiky a větru zmínil o inteligentních sítích. Kritizoval Jana Šimůnka za názor, že je při masivním využití větru a Slunce při výrobě energie problém jejich zálohování a transfer velkých výkonů na velké vzdálenosti. Ovšem z textu Karla Dolejšího je vidět, že energetice a inteligentním sítím vůbec nerozumí:

Předat zprávu o tom, že by bylo třeba nahradit energii ze španělských slunečních elektráren hydroelektrárnami ve Skandinávii není problém. V tom inteligentní sítě příliš nepomohou. Tam je problém v nutnosti existence rozsáhlých páteřních vedení velmi vysokého napětí, které přenos tak velkých výkonů na velké vzdálenosti umožní. Přesně jak psal Jan Šimůnek. Inteligentní sítě by měly umožňovat "inteligentní" vypínání a zapínání velkého množství malých zdrojů a spotřebičů. Tím udržovat co nejefektivnější a nejúspornější zásobování elektrickou energií. To znamená, že je potřeba vyměnit a instalovat obrovské množství prvků a taková obměna si vyžádá velké náklady a nelze to provést rychle. Navíc je to pořád ještě věc ve vývoji. Problém je třeba i v stanovení zákonů a pravidel. Pokud by například při souběhu silný vítr a slunečný den hrozilo přetížení sítě, je třeba část slunečních a větrných elektrárniček vypnout. Jaká budou pravidla? Stejně při bezslunečném dní a bezvětří, je třeba vypnout některé typy méně důležitých spotřebičů, u nichž se dá spotřeba postrádat či odložit. Jaká pravidla budou na to? Karel Dolejší píše, že v Česku se o inteligentních sítích nemluví a nepíše. To není pravda, na inteligentních sítích se dokonce i intenzivně pracuje a to se zapojením do mezinárodní spolupráce. Jen se to Karel Dolejší neobtěžuje sledovat. Jinak by věděl, že třeba inteligentní sítě jsou oblastí, ve které se nejen finančně angažuje i jim kritizovaný ČEZ ZDE ZDE.

V naši zemi se v oblasti sluneční a větrné energie vytvořila velmi špatná situace. Jan Čulík ve svém příspěvku mluvil o větrných elektrárnách ve Skotsku, velkých polích větrníků v moři u pobřeží. Tam to má smysl, tam fouká pravidelný a stabilní vítr. Stejně tak solární panely ve Španělsku, kde jsou rozsáhlé suché a nevyužívané plochy s velmi dobrým slunečním svitem. V těchto situacích mají velké farmy větrných elektráren a solárních panelů smysl, i když pořád se musí brát v úvahu, že musí mít zálohu v případě nevhodného počasí a možnost efektivního transferu velkého výkonu i na velké vzdálenosti. Něco jiného je však situace u nás. Větrných oblastí je minimálně a i tam to není nic moc. Se slunečním svitem je to ještě větší bída. Tady má smysl ve větším měřítku využití slunečních zařízení pouze na střechách obytných domů a dalších budov a ještě spíše jako zdroje tepla než elektřiny. V takovém případě je to efektivní.

A přesně to jsem propagoval dlouhodobě já a řada dalších i na Britských listech. Intenzivní podpora alternativních zdrojů jako zdrojů doplňkových v místech, kde je to efektivní. Jako velké hlavní zdroje pak použít zdroje jiné, třeba právě jádro. Kdyby se podpora solární energie soustředila do této oblasti (elektřiny a tepla pro jednotlivé objekty), mohli jsme v ní dnes být dále. Prosadil se však směr, který zastával Karel Dolejší a zelené aktivity. Tedy, že alternativní zdroje a tedy i solární musí i u nás nahrazovat velké zdroje elektrické energie. To pochopitelně nejde bez stavby větrných elektráren i v nepříliš vhodných místech a velkých polí solární článku i na zemědělské půdě. Tomu podřídili strategii a dotační politika, jejíž přehled ukázal podrobně 53684 Štěpán Kotrba, tak byla jejím přirozeným důsledkem. Myslel jsem si, přesně podle úvodní myšlenky této části, že je to jen problém jejich neznalosti přírodovědných zákonitostí, zvláště pak fyzikálních a technických souvislostí. Doufal jsem, že těmto lidem opravdu jde o dosažení stavu, kdy je výroba energie efektivní a v souladu s ochranou našeho životního prostředí. A po seznámení se s důsledky realizace svých představ, svůj názor změní. Proto mě docela vyděsil příspěvek Karla Dolejšího, kde doslova píše:

Karel Dolejší pracoval dlouhá léta v různých zelených aktivistických organizacích i na dost vysokých příčkách, třeba jako mluvčí Greenpeace. Má tedy nejspíše dost dobré znalosti i z jejich zákulisí. Pokud ovšem je jeho prohlášení pravdivé, tak to znamená, že současná katastrofa s dotacemi do elektřiny ze solárních zdrojů není důsledkem zpackané snahy o produkci "ekologické energie". Naopak, že šlo o řízenou snahu zlomit národní energetickou firmu a její pole působnosti předat do rukou zahraničního spekulativního kapitálu. A to je něco, nad čím mi opravdu zůstává rozum stát. I proto je asi dobře, že nový ministr životního prostředí se chce starat jen o kvalitu životního prostředí a podporovat jen ekologické projekty.

Vytisknout