Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

Trvalá udržitelnost a její hodnocení (I)

V současnosti jsou ve všech médiích neustále skloňovány termíny "trvalá udržitelnost", "trvale udržitelný rozvoj", nebo dokonce "trvale udržitelný růst". Co však tyto termíny znamenají a jak lze trvalou udržitelnost měřit? Jak souvisí s obnovitelnými zdroji a znečišťováním této planety?

Vzato doslova, jsou všechny uvedené termíny chybné. Naše existence závisí na centrální hvězdě, o níž předpokládáme, že bude zářit ještě několik miliard let. Je to sice z hlediska délky lidského života nepředstavitelná doba, není to však věčně. Zvlášť pochybená je vize trvale udržitelného růstu. Každý inteligentní organismus roste jen do dosažení dospělosti, pak začne degradovat. Jen rakovina se v růstu nikdy nezastaví, dokud ovšem nezničí hostitelský organismus.

Můžeme se na problém podívat i z druhé strany. Slunce a Země existují řádově miliardy let. Živočišný druh Homo je na Zemi řádově miliony let. Civilizace, zejména zemědělství a psané dějiny jsou doložitelné minimálně několik tisíc let. Můžeme z tohoto pohledu označit za trvale udržitelné takové řešení, jež má perspektivu na desítky nebo stovky let?

Fosilní paliva - řešení?

Až do nedávné minulosti bylo veškeré lidstvo závislé výhradně na obnovitelných zdrojích, dominantně na fytomase a energiích z ní odvozených - síle svalů lidí (svobodných i otroků) a zvířat. S růstem populace a růstem nároků jednotlivců však hrozila ekologická katastrofa - likvidace lesů v rámci celé Evropy. "Záchrana" přišla s objevením uhlí a následně ropy. Dnes se však ukazuje, že používání uhlí a ropy způsobuje celou řadu dříve neznámých problémů. Situace působí dojmem vytloukání klínu klínem. Už nehrozí totální odlesnění Evropy, likvidujeme tropické deštné pralesy, přestože se domníváme, že na nich je závislé příznivé globální klima.

Spoléhání na budoucí objevy

Extrapolace je z hlediska matematiky i prognostiky hazardní operace, proto spoléhat na budoucí objevy je možné jen v omezené míře. Jako ilustrace mohou posloužit příklady z minulosti. V časopise pro mládež ABC, ale i v poměrně odborném časopise VTM byla v roce 1980 publikována vize společnosti na přelomu století. V oblasti dopravy se předpokládalo, že budou zcela běžné mezikontinentální lety s využitím raketoplánů, z Evropy do Ameriky za méně než 2 hodiny. V energetice bylo očekáváno do dvaceti let technické dořešení jaderné fúze a provoz prvních fúzních elektráren. Jak vypadá mezikontinentální doprava dnes? Byly opuštěny projekty nadzvukových dopravních letadel. A v energetice? Očekává se, že technologie jaderné fúze bude vyřešena do 20 let, je jen třeba postavit ještě větší TOKAMAK - po třiceti letech stále stejná perspektiva.

Alternativy fosilních paliv

Energie obsažená v 1 l benzínu odpovídá celému týdnu fyzické práce člověka. Účinnost motoru je však nejvýše 40 %. Připočteme-li k tomu účinnost převodu a ztráty volnoběhu, může se výhoda energeticky bohatého paliva téměř vytratit. Odhlédneme-li od ekologických dopadů a současného cenového vývoje, je rovněž dostupnost benzínu z dlouhodobého hlediska problematická.

Fosilní motorová paliva je možno nahradit biopalivy. Kromě technických problémů by při současné spotřebě v zemědělství byla veškerá produkce řepky spotřebována jen na obdělávání orné půdy.

Jiná možnost je fotovoltaika. Typický PV panel o nominálním výkonu 160 Wp stojí necelých 20 tis. Kč a váží do 20 kg. Za letního dne poskytuje nejméně stejný výkon jako člověk (ten ovšem v letním parnu není schopen efektivně pracovat). Zahradní nebo zemědělská technika poháněná PV panely je však v současnosti naprosto okrajovou záležitostí.

V řadě případů se jako velmi efektivní řešení ukazuje fyzická práce. Průměrný člověk je schopen podávat výkon kolem 75 W v podstatě trvale. Špičkoví atleti jsou za stejných podmínek schopni podat výkon až čtyřnásobný. Nejvyšší krátkodobý výkon může dosáhnout téměř 2 kW. Fyzická práce je rovněž nejspolehlivější záložní zdroj energie.

Například zkušený sekáč s kosou je schopen stejného výkonu jako zaučený pracovník se strunovou sekačkou. Ovšem s nesrovnatelně nižším hlukem, vibracemi, spotřebou energie a surovin a přitom s vyšší kvalitou posečeného materiálu. Práce s kosou je zřejmě fyzicky náročnější než práce se strunovou sekačkou, otázkou jsou celkové zdravotní a ekologické důsledky.


Obrázek: Fyzický výkon člověka [10]

Jednoznačně nejvýhodnější alternativou jsou úspory nebo redukce spotřeby. Dobrým příkladem jsou pasivní stavby. Jejich spotřeba energie na zajištění tepelné pohody může být na úrovni 10 % současných konvenčních staveb. Smutným aspektem velkého množství v současnosti realizovaných pasivních staveb je, že jsou stavěny v takové vzdálenosti od pracovních center, že na dojíždění do zaměstnání jejich obyvatelé spotřebují více energie než ušetří na provozu stavby. I takové mohou být důsledky zaměření na jeden detail komplexního problému.

Výroba elektřiny

V současnosti jsou na vysoké úrovni zvládnuty technologie výroby tepla z biomasy - zplynovací kotle na dřevo, dřevěný odpad, peletky a jiná biopaliva s účinností až 90 %. Technicky je snadno řešitelné využití takto získaného tepla v parním stroji, turbíně nebo jiném tepelném motoru. Alternativní možností výroby elektřiny z biomasy je výroba dřevoplynu nebo bioplynu a následné využití v kogenerační jednotce se spalovacím motorem.

Podíl OZE na spotřebě energie

V literárních zdrojích se uvádí, že OZE mohou pokrýt nejvýše 25 % současné spotřeby energie. Různí komentátoři uvedených odhadů většinou prohlašují tento potenciál za nedostatečný a straší snížením kvality života, pokud bychom spoléhali výhradně na obnovitelné zdroje.

Je otázkou nakolik, a zda vůbec, by se kvalita života snížila, pokud bychom využívali výhradně obnovitelné zdroje v kombinaci s vysoce efektivními v současnosti dostupnými technologiemi. Kniha Faktor čtyři [12] napovídá, že to je možné a ukazuje na příkladech, jak toho dosáhnout. Že lze dosáhnout ještě výraznější redukce, dokazuje snažení The Factor 10 Institute a The Factor 10 Club [8].

Modely globální ekonomiky

Snahy o trvalou udržitelnost byly zřejmě odstartovány na počátku 70. let minulého století, kdy v souvislosti s energetickou krizí došlo k poznání, že zdroje planety jsou omezené [2]. V té době byl rozpracován první numerický model globální ekonomiky, který na základě extrapolace dostupných ekonomických dat předpovídal, že na přelomu století dojde ke kolizi mezi produkční schopností biosféry a globální spotřebou lidstva a k následnému zhroucení ekonomického růstu. Výsledky tohoto modelu byly publikovány v roce 1972 pod názvem Meze růstu (Limits to Growth). Následovala řada jiných modelů s obdobnými výsledky.

Autoři modelovali i alternativní cesty vývoje, které umožňují se zhroucení globální ekonomiky vyhnout. Takové scénáře však předpokládají vědomou orientaci na nemateriální hodnoty a vědomou snahu o spravedlivý přístup všech národů a jednotlivců k přírodnímu bohatství. Zajímavé na tomto modelu je, že při revizi v roce 1992 (Beyond the Limits, česky Překročení mezí [3]) se ukázalo, že vývoj v podstatě odpovídá původním odhadům za předpokladu, že se nic v jednání lidí nezmění.

Je pravda, že existuje i scénář, který by možná mohl zaručit zachování spotřebního standardu v bohatých zemích - opevnění bohatých zemí proti invazi chudých, v podstatě světová válka o zdroje. Takovýto scénář však dává perspektivu přežít jen zhruba půl miliardě lidí. K tomuto tématu lze doporučit jedině sci-fi literaturu: Druhá planeta Oggu.

Zjednodušené indikátory

Komplexní indikátory trvalé udržitelnosti (environmentální prostor, ekologická stopa, místní OZE), které budou stručně popsány v druhé části článku jsou poměrně náročné na vyhodnocování. Proto jsou často používány indikátory zjednodušené. Na konci 70. let a zejména v letech 80. bylo široce používáno hodnocení energetické náročnosti výroby. Později bylo hodnocení rozšířeno na celý životní cyklus výrobku. V současnosti jsou nejvýznamnějším tématem emise CO2. Cílem je poměrně komplexní problematiku zjednodušit. Z širšího pohledu se jedná o akcentování vybraných položek enviprostoru.

Energetická náročnost výroby

V souvislosti s energetickou krizí na počátku 70. let vyvstal do popředí problém energetické náročnosti. Stejným směrem působilo zveřejnění Mezí růstu [2]. Od té doby patří při hodnocení alternativ kritérium energetické náročnosti výroby mezi klíčová.

Hodnocení energetické náročnosti výroby se udrželo dosud mimo jiné proto, že je používáno v dalších komplexnějších hodnoceních - energetické náročnosti životního cyklu a environmentálním prostoru a skrytě i v ekologické stopě.

Je třeba přiznat, že tento přístup měl pozitivní vliv na průmysl. Například ve výrobě cementu se prosadil suchý proces a rekuperace tepla ze spalin. Tím a dalšími úpravami výroby poklesla spotřeba energie na jednotku produkce zhruba na polovinu.

Energetická náročnost životního cyklu

Životní cyklus výrobku - těžba a zpracování surovin, vlastní výroba, instalace, užívání a následná likvidace je posuzován z hlediska spotřeby energie. Hodnocení životního cyklu je komplexnější než prosté hodnocení energetické náročnosti výroby. Podobně jako uhlíková stopa se však zaměřuje jen na jeden aspekt environmentálního prostoru nebo ekologické stopy.

Uhlíková stopa

V současnosti je akcentována otázka ochrany klimatu a s tím souvisejících emisí CO2, přičemž ostatní dopady civilizace na přírodu jsou poněkud v pozadí. Opět, podobně jako v případě energetické náročnosti je v současnosti hodnocena především výroba.

Uhlíková stopa - přesněji stopa CO2 - je snaha zjednodušit příliš složitý problém. Původně je uhlíková stopa jen jednou ze součástí ekologické stopy, viz druhá část. Rovněž v konceptu enviprostoru je CO2 jen jednou z položek, jedním rozměrem mnohorozměrného prostoru, viz též odpovídající tabulka v druhé části. Každé zjednodušení však přináší riziko, že se vydáme chybným směrem. Je známou skutečností, že optimum zjednodušených modelů je často jinde než optimum původního komplexního modelu. Uhlíkovou stopu nelze považovat za indikátor trvalé udržitelnosti právě z důvodu přílišného zjednodušení.

Cementové výrobky, které byly při energetickém hodnocení velmi výhodné, ve srovnání s pálenými materiály mají poměrně vysoké emise CO2, pořadí výhodnosti se proto často liší od pořadí při hodnocení energetické náročnosti. Jistým problémem je, že je zanedbávána karbonatace betonu, která způsobuje, že část emisí CO2 z výroby cementu je za dobu života betonové stavby opět vázána v betonu.

Závěr

Chudí chtějí být bohatí a bohatí věří, že oni se i v případě ekologické katastrofy nějak zachrání. Přitom Země poskytuje dostatek zdrojů pro spokojený život nejméně 10 miliard lidí. Nejoptimističtější odhady uvádějí až 140 miliard lidí, pokud by ovšem všichni byli skromnými vegany, tj. se spotřebou na úrovni buddhistických mnichů.

Jaké jsou cesty ke zvýšení podílu obnovitelných zdrojů na produkci energií? Nejsnazší cesta je snížit spotřebu fosilních zdrojů, tím se automaticky podíl OZE zvýší. Problém je více psychologický a sociologický než technický.

Lze předpokládat, že život založený na výhradním využívání obnovitelných zdrojů bude pravděpodobně jiný, nejspíš méně hlučný, méně mobilní, možná fyzicky náročnější. Strašit návratem na stromy je však zbytečné.

Ochrana přírody, ochrana klimatu

Uvedená slovní spojení ukazují na namyšlenost člověka. Příroda nemůže být člověkem ohrožena. Co však ohroženo být může, jsou podmínky pro existenci lidské civilizace tak, jak jsme zvyklí. I kdyby došlo k totální ekologické katastrofě, příroda se přizpůsobí, stejně jako si poradila s vyhynutím dinosaurů před 26 miliony lety. Nejhorší, čeho se můžeme obávat, je, že by mohla zaniknout jedna, v současnosti dominující, součást přírody - lidstvo.

Reference

[1] LIVING PLANET REPORT 2006. Dostupné na http://assets.panda.org/downloads/living_planet_report.pdf
[2] MEADOWS D. H., MEADOWS D. L., RANDERS J., BEHRENS W. W. III. The Limits to Growth, New York: Universe Books, 1972
[3] MEADOWS D. H., MEADOWS D. L., RANDERS J. Beyond the Limits: Confronting Global Collapse, Envisioning a Sustainable Future, Post Mills, Vermont: Chelsea Green Publications Co., 1993, ISBN: 0930031628
[4] MOLDAN, B. Indikátory trvale udržitelného rozvoje. 1996
[5] PECHAROVÁ, Emilie; POKORNÝ, Jan; PROCHÁZKA, Jan; HAKROVÁ, Pavlína. Odhad množství energie vázané v nadzemní biomase ve volné přírodě. In: Sluneční energie, využití ve skleníku s optickými rastry. Sborník původních vědeckých prací o sluneční energii a jejím využití v solárním skleníku. Ed. JIRKA, Vladimír. Vydáno s podporou GAČR, ENVI s.r.o. a LAE ZF JU, Třeboň, 1999.
[6] Ročenka ekologického zemědělství 1999.
[7] Ropný vrchol. In: Wikipedie. Dostupné na http://cs.wikipedia.org/wiki/Peak_oil.
[8] Schmidt-Bleek F. The Fossil Makers - Factor 10 and more. Wuppertal Institute for Climate, Environment, Energy, 1996
[9] Statistická ročenka České republiky 2007. Praha: Český statistický úřad, 2008. Dostupné na http://www.czso.cz/csu/2007edicniplan.nsf/publ/10n1-07-2007. Citováno 18. 6. 2008.
[10] TETZ, John. Low Weight, Low Power E - ASSIST. Cit. 20. 6. 2008. Dostupné na http://www.recumbents.com/wisil/tetz/e-assistmetric/.
[11] WACKERNAGEL, Mathis; REES, Williams E. Our Ecological Footprint : Reducing Human Impact on the Earth. New Society Publishers, Canada 1995, ISBN 1-55092-251-3.
[12] von Weizsäcker E.U., Lovins A.B., Lovins L.H., Faktor čtyři. Praha: MŽP ČR, 1996. ISBN 80-85368-85-4
[13] www.czso.cz
[14] www.hraozemi.cz/ekostopa
[15] www.myfootprint.org/