V současné době je pro většinu z nás samozřejmostí, že po zapnutí vypínače svítí světlo, na čerpacích stanicích je dostatek pohonných hmot, podle potřeby můžeme topit, vařit,... Je to ale opravdu samozřejmost? V naší praxi se často setkáváme s tím, že si lidé neuvědomují či vůbec neví, kde se energie bere. Často nerozumí ani základním pojmům a je pro ně těžké zorientovat se například ve faktuře za elektřinu. Poznáváte se? Tak právě pro vás je připraven nový šestidílný vzdělávací seriál o tzv. energetické gramotnosti – ENERGOcast. Seriál o energetické gramotnosti pro každého vznikl ve spolupráci Ekologického centra Most a Severní energetické.
Není gramotnost jako gramotnost
Život bez elektrických spotřebičů si dnes nedokážeme představit. Žárovka nám pomáhá najít cestu do koupelny, rychlovarná konvice uvaří vodu na čaj, televize nám krátí dlouhé chvíle. Elektřina je pro většinu lidí nepostradatelná.
Bohužel z nedávných průzkumů vyplynulo, že energetická gramotnost Čechů je velmi nízká, a to na úrovni cca 35 %. O něco gramotnější jsou lidé z venkova než městské obyvatelstvo a úplně nejnižší gramotnost najdeme u obyvatel sídlišť, kde žije čtvrtina Čechů. Velkou neznámou představuje pro Čechy hlavně skladba ceny za odebíranou energii. I to bude téma, kterému se v našem cyklu budeme věnovat. Přitom právě nízká gramotnost v této oblasti neumožňuje lidem efektivně snižovat náklady – např. prostřednictvím snižování spotřeby energie či nákupem úsporných spotřebičů.
Často se díky informacím z médií může zdát, že mezi námi není nikdo, kdo by nebyl odborníkem na skleníkové plyny. Ale kolik skleníkových plynů kromě oxidu uhličitého dokážete vyjmenovat? Kolik se jich do ovzduší vypouští?
Samotný pojem „skleníkové plyny“ se stal frekventovanou mediální nálepkou, respektive zkratkou pro všechno, co způsobuje skleníkový efekt. V prvním díle se proto zaměříme na tuto problematiku. Komu se nechce číst, může si pustit video.
Skleníkový efekt a skleníkové plyny
Skleníkový jev jste pravděpodobně poprvé zaznamenali ve školních učebnicích. Málokdo z nás ale přesně tuší, jak tento efekt vzniká. Proto si ho v tomto díle stručně připomeneme, podíváme se na skleníkové plyny, které v atmosféře existují, jak vznikají, jak jsou významné a čím se od sebe liší.
O skleníkovém efektu se hovoří v souvislosti s globálním oteplováním. Ačkoli se na první pohled zdá, že je tento jev vzdálený běžnému životu, opak je pravdou. Ke vzniku skleníkového efektu přispíváme každý den, například když se posadíme do automobilu, nebo vyhodíme odpadky do nesprávného kontejneru.
Abychom mohli na Zemi žít, potřebujeme příznivé podmínky – mimo jiné poměrně vysokou teplotu. Atmosféra propouští sluneční záření k zemskému povrchu, ale tepelné záření o větších vlnových délkách, které je z povrchu vyzařované, absorbuje a zabraňuje tak zpětnému úniku. Skleníkový efekt je přirozeným jevem už od samého vzniku Země. Bez tohoto procesu by život na naší planetě nebyl možný, protože teplota by se pohybovala kolem -18 °C.
Již koncem 19. století vypočítal švédský badatel Svante Arrhenius, který za své chemické objevy získal v roce 1903 Nobelovu cenu, že kdyby se koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře zdvojnásobila, její teplota by se mohla zvednout až o 5 °C a odvodil souvislost mezi jeho poklesy a výskytem dob ledových.
V souvislosti s globálním oteplováním se hovoří především o tzv. antropogenním příspěvku ke skleníkovému efektu, který je způsobený lidskou činností. K jeho vzniku přispívají tzv. skleníkové plyny vypouštěné do ovzduší.
Od 70. let, s růstem ekologického podvědomí, se skutečnost, zda antropogenní skleníkový efekt má skutečně vliv na globální oteplování nebo ne, stává předmětem sporů. Existuje část vědecké obce, která změny klimatu přikládá přirozenému vývoji bez značného či žádného vlivu člověka na něj.
V posledních letech se větší část vědců přiklání k názoru, že zvyšující se skleníkový efekt způsobený větším podílem CO2 a jiných plynů významně přispívá k současnému globálnímu oteplování. Proběhlo několik mezinárodních konferencí, na kterých bylo přijato usnesení, že za globálním oteplováním stojí člověk.
Skleníkové plyny
Skleníkové plyny jsou plyny v atmosféře, které absorbují infračervené záření. Hlavním přírodním skleníkovým plynem je vodní pára. Lidstvo přispívá ke skleníkovému efektu emisemi oxidu uhličitého, methanu, halogenovaných uhlovodíků (plyny obsahující fluor, chlor a brom), oxidů dusíku a emisemi způsobenými změnami v koncentracích troposférického a stratosférického ozonu. Tyto plyny setrvávají v atmosféře desítky a v některých případech až tisíce let.
Hlavní atmosférické plyny dusík (N2), kyslík (O2) a argon (Ar), tvořící 99,96 % objemu atmosféry, ke skleníkovému efektu nepřispívají. Mezi umělé skleníkové plyny patří zejména chladiva, hnací plyny v aerosolových rozprašovačích a rozpouštědla na bázi halogenovaných uhlovodíků, dále pak fluorid sírový (SF6) a fluorid dusitý (NF3).
Každý ze skleníkových plynů pohlcuje jen určité frekvence záření. Tyto oblasti nazýváme absorpční pásy. Protože se tyto pásy u některých plynů překrývají, nelze určit přesný vliv plynů na skleníkovém efektu a známe jen procentuální rozsah.
Pojďme se podívat na jednotlivé plyny
- Vodní pára. Vodní parou je myšlena plynná vlhkost vzduchu, nikoliv mraky. Obsah vodní páry ve vzduchu se mění podle počasí a polohy na Zemi. Člověk ji svými aktivitami do atmosféry příliš nepřidává. Vodní pára se na skleníkovém efektu podílí v rozsahu 36-70 % podle toho, kolik je vodní páry v atmosféře. Její maximální množství v atmosféře roste s teplotou. Vodní pára je jediný skleníkový plyn, jehož množství v atmosféře je fyzikálně omezeno (pokud je jí v atmosféře hodně, tak zkondenzuje ve formě deště).
- Oxid uhličitý (CO2) vzniká přirozeně, např. dýcháním rostlin a živočichů či hořením lesů a antropogenně (vlivem člověka), např. spalováním fosilních paliv a výrobou cementu. Podle údajů NASA CO2 v atmosféře vydrží 300 - 1 000 let. To znamená, že CO2, který vypustíme dnes, ovlivní klima na stovky let dopředu. Na skleníkovém efektu se podílí v rozsahu 9-26 %. Hovoříme-li o koncentracích skleníkových plynů v atmosféře, tak je budeme vyjadřovat v jednotkách ppm. Tato jednotka pochází z anglického „parts per million“, což můžeme volně přeložit jako miliontina. Od roku 1750 se obsah CO2 v atmosféře zvýšil o 47 %. Běžná koncentrace CO2 v atmosféře byla v posledních 800 000 letech v rozsahu 180-300 ppm. V roce 2021 byla koncentrace CO2 419 ppm.
- Methan je plyn, který přirozeně vzniká rozkladnými procesy v mokřadech a v přírodě nebo činnostmi člověka – chovem dobytka, pěstováním rýže nebo na skládkách. Na skleníkovém efektu má methan podíl v rozsahu 4-9 %. Potenciál metanu oteplovat atmosféru je navíc 80× vyšší, než jaký má CO2. Molekula metanu zůstává v atmosféře pouze přibližně desetiletí, na rozdíl od molekuly CO2, která může existovat stovky let. Jeho koncentrace rostou a v současné době se pohybují kolem 1,9 ppm, takže zhruba 200x méně než CO2.
Ve snaze o snižování koncentrací a emisí CO2 bychom tedy neměli zapomínat i na ostatní skleníkové plyny, které ke globálnímu oteplování více či méně přispívají. Jak tedy posuzujeme vliv jednotlivých plynů na globální oteplování mezi sebou?
- Ozón se na skleníkovém efektu podílí v rozsahu 3-7 %. Jeho přítomnost v atmosféře je žádoucí, protože nepropouští UV záření. Na rozdíl od většiny ostatních plynů se nachází ve stratosféře, tedy výše než ostatní skleníkové plyny.
- Oxid dusný – jde o velmi silný skleníkový plyn. Doba setrvání plynu v atmosféře je 114 let a ve stoletém horizontu je zhruba 300x silnější skleníkový plyn než CO2. Dvě třetiny jeho emisí do atmosféry jsou přirozené a zbylou třetinu vnáší do atmosféry člověk vlivem používání dusíkatých hnojiv a emisemi ze spalovacích motorů.
- Chlor-fluorované a hydrochlorofluorované uhlovodíky (CFC a HCFC) známé také jako tvrdé a měkké freony. Tyto látky jsou umělého původu, přirozeně se na Zemi nevyskytují. Používaly se dříve jako chladiva do ledniček a klimatizací, plnidla plastů či izolanty. Jsou známé hlavně jako plyny narušující ozónovou vrstvu, jsou ale i velmi silné skleníkové plyny.
Proč nejsou k dispozici přesná čísla? Protože roli jednotlivých skleníkových plynů nejde přesně určit a jejich podíly nelze jednoduše sčítat. Vše ovlivňují tzv. absorpční pásy – tedy části spektra tepelného záření, které jednotlivé plyny pohlcují – se totiž často vzájemně překrývají. Ale o tom zase někdy příště.
Nezanedbatelný koloběh uhlíku na Zemi
Oxid uhličitý je jednou z forem, v jaké se na Zemi vyskytuje klíčový organický prvek – uhlík. Ten je aktivním účastníkem řady procesů na zemském povrchu. Neustále putuje oběma směry mezi jednotlivými sférami Země, včetně atmosféry. Během těchto cest dochází k chemickým procesům, kdy se uhlík dostává do jiných sloučenin, nejen do CO2. Koloběh uhlíku funguje na Zemi prakticky od jejího vzniku.
Rostliny i živočichové vážou uhlík ve své biomase. Během svého růstu odčerpávají uhlík z atmosféry a tím rostou. Každá rostlina, zvíře, ale i sám člověk je tak zásobárnou uhlíku. Rostlina je po odumření rozkládána organismy, které díky dýchání vrací uhlík zpět do atmosféry v podobě CO2, ale také ho ukládají v půdě. Za vhodných podmínek se zbytky organismů pomocí geologických procesů postupně přemění na uhlí či ropu a na dlouhou dobu uloží pod zem. Takové zásoby uhlíku pak známe jako ropu, plyn a uhlí. Vulkanická činnost ovšem z nitra Země do atmosféry uhlík zase přidává.
Důležitá je role oceánu – oxid uhličitý se do něj rozpouští v chladných vodách kolem pólů. Zde se reakcí s vodou přeměňuje na kyselinu uhličitou a okyseluje tak celé oceány. Naopak v teplých tropických vodách se do atmosféry zase uvolňuje. Z toho vyplývá, že postupné oteplování oceánů může snížit jejich schopnost pohlcovat uhlík a tím nás přivést do spirály výrazného růstu koncentrací v atmosféře a následně oteplování. Zatím však nic takového nepozorujeme.
Velká část je spotřebována podmořskými organismy, zejména mořskými řasami, které se vyskytují zejména v chladných vodách. V podstatném množství se také ukládá na dně oceánů do sedimentů na dně oceánských pánví. Zde se ukládá na dobu milionů let…
Celkově se díky změnám v posledních dvou staletích množství rozpuštěného uhlíku v oceánech dost zvýšilo. V důsledku toho máme nyní nejkyselejší oceány za posledních 650 000 let, pokles pH oceánů ohrožuje zejména korálové útesy a v návaznosti může způsobit další ekologické problémy.
Toky uhlíku na Zemi jsou přirozené a velmi vysoké. Rovnováha mezi přísunem a odběrem uhlíku z atmosféry je však velice křehká a v minulosti Země byla často narušována přirozenými procesy. Množství uhlíku v atmosféře kolísalo a ruku v ruce s tím kolísaly i teploty. Lidská činnost se na koloběhu uhlíku též podepsala, a to významně od 19. století. Zejména tím, že hluboko uložený a od atmosféry izolovaný uhlík začala těžit ve formě ropy a uhlí, pálit a tím uhlík uvolňovat do atmosféry, k čemuž by přirozenou cestou nedošlo. Kromě toho lidé způsobili odlesnění části Země, díky čemuž se uhlík již nemůže v takové míře vázat v biomase, jako dříve. Hluboký les váže více uhlíku než rozorané pole. V rámci mohutných toků uhlíku na Zemi je lidský vliv jen malý a zdá se být téměř zanedbatelný. Ovšem právě tento malý vliv narušil křehkou rovnováhu. Ukazují to přístrojová měření a vzhledem k tomu, že se vzestup koncentrací shoduje s nástupem industrializace, tak se vliv člověka nepřímo prokazuje.
Vzdělávací seriál vznikl za podpory společnosti Severní energetická a.s.
