Článek
Konkrétně zde ještě více rozvést pro laickou veřejnost téma o odpadním teple. Především v souvislosti s odstavcem, který může u laika až evokovat nesprávný dojem, že při stoprocentním využití přijímané energie spotřebiči by se žádné teplo do zemské atmosféry neuvolňovalo, a tedy by se zemská atmosféra vůbec neohřívala.
Při spotřebě energie se můžeme na vytvářené teplo dívat v podstatě na čtyři způsoby.
1. Celkově uvolňované teplo při spotřebě elektrické energie
Spotřebovaná energie jako taková je pouhopouze fyzikální záležitost. V oblasti elektrické energie platí, že veškerá elektrická energie, kterou si vezmeme z jakýchkoliv napájecích svorek, se vždy nakonec úplně všechna promění v teplo, bez ohledu na to, jakým způsobem je spotřebovávaná (vaří, topí, svítí, klimatizuje, otáčí elektromotorem apod.).
Toto platí vždy a platilo by i u nějakých, na základě nám známých fyzikálních poznatků, naprosto spolehlivě nerealizovatelných systémů, kde bychom očekávali až úplně stoprocentní využití dodané energie na požadovanou práci (Perpetuum mobile). Je jedna výjimka: Prakticky stoprocentně jde využít dodanou energii jen pokud potřebujeme přímo topit do nějakého prostoru, kde už chceme, aby se tepelná energie vyzařovala všemi směry. Jakmile někde něco v pozemské atmosféře i pomocí elektrické energie roztočíme, rozsvítíme, někde zatopíme, chladíme apod., vždy je fyzikálně dáno, že veškerá takováto odebraná a spotřebovaná energie nakonec skončí jako teplo v atmosféře. Bez ohledu na to, s jakou účinností naše spotřebiče pracují! Zjednodušeně si můžeme úplně každý elektrický spotřebič představit v konečném důsledku jako topidlo, které promění v teplo veškerou odebranou elektrickou energii, byť jde někdy o svítidla, elektromotory, počítače apod.
2. Ztrátové teplo při spotřebě energie
Za ztrátové teplo můžeme považovat tu část odebrané energie, kterou nijak nevyužijeme a jen se bez užitku rozptýlí do okolí. Jak již bylo naznačeno výše; Jakýkoliv nám známý reálný spotřebič mimo topidel neumí využít dodanou energii na 100 %. Vždy dochází k nějakým nežádoucím ztrátám, které se bez užitku promění v teplo. Protože vše směřuje jaksi k teplu, tak jediné spotřebiče, které umí využít dodanou energii od svých napájecích svorek dále plně na 100 % jsou již zmíněná topidla. Ale i zde se můžeme bavit o jaksi nepřímé účinnosti, ve formě ztrát přes tepelné izolace apod. Zde se dá doplnit velmi aktuální poznámka: Tepelné izolace jsou tím, co na sebe dokáže vydělat, a dobře vydělat! Ať už topíme nebo chladíme. Už také proto, že takovéto spotřebiče patří k těm jednoznačně nejvydatnějším odběratelům energie. Nedoceněné, tedy slabé, nedbale či neodborně provedené tepelné izolace apod. můžou způsobovat v celku řádově vyšší ztráty, jak nějaké menší spotřebiče s nízkou účinností.
Pokud tedy není naším cílem získávat už přímo teplo do prostoru, tak se nám veškerou odebíranou energii využít na 100 % nepodaří, ale vždy nám nějaké teplo bez užitku, např. při svícení, pohonu elektromotoru, chlazení, provozu počítače apod., hned utíká do okolí, a tedy nakonec vždy do atmosféry. Nějaké teplo nám bude unikat i u tepelných izolací vždy, neboť zatím (snad?) není znám fyzikální princip, jak vytvořit úplně dokonalou, tedy prakticky použitelnou úplně bezeztrátovou tepelnou izolaci. Ale velmi se vyplatí se snažit tomuto co nejvíc přibližovat; Energii kupujeme pořád znova a znova, ale do izolace investujeme jen jednou, a jakmile se v úsporách zaplatí, dále nám již jen vydělává. I kvalitní tepelné izolace zařaďme mezi vyspělé technologie.
Tedy shrnuto: U každého spotřebiče mimo topidel musíme počítat s nějakými nežádoucími vnitřními ztrátami, které se projevují uvolňováním tepla, a tyto jsou v poměru
využitá – nevyužitá energie o to větší, o co menší účinnost dané zařízení má. U topidel jsou ztráty především přes tepelnou izolaci. U chlazení je to složitější, neboť jsou zde navíc používány kompresory, ventilátory atp., ale i zde hraje tepelná izolace rozhodující roli.
3. Účinnost při spotřebě elektrické energie
Vlastní účinnost je vyjádřena poměrem celkově spotřebované energie vůči energii ztrátového tepla, neboli jak velkou část z celkově odebrané energie využijeme k užitečné práci. Tedy se na účinnost jako takovou musíme dívat i jinak, tj. především ekonomicky, neboli jak úsporně pro naši peněženku odebíranou energii využíváme.
Jak toto ekonomicky konkrétně posuzovat? Provoz každé elektrárny vždy zaplatí jen konečný zákazník, každý jednotlivý plátce účtů za dodanou elektrickou energii. Tedy zmínění plátci účtů za dodanou elektrickou energii zaplatí výstavbu a provoz úplně všech elektráren; Nikdo jiný to za ně určitě neudělá, ani udělat nemůže; Také jakýsi zákon zachování potenciálu, zde finančního. Spotřeba je daná a i hloupě promrhaná energie se musí zaplatit úplně stejně, jako ta dobře využitá. A čím víc elektráren bude postaveno jaksi kvůli zbytečné neúspornosti navíc, tím víc se bude zbytečně platit, právě i za tu energii, kterou jednotliví plátci nijak nevyužijí a tato se jen promění ve ztrátové teplo.
Konkrétněji v názorném příkladu:
Budeme mít vyspělé technologie, a budeme opravdu dbát u spotřebitelů na co nejvyšší účinnost, a bude se nám dařit dosahovat průměrné účinnosti 80 %. Co to znamená? Bude postavených 10 stejných elektráren – jakýchkoliv. Při uvedeném využití vyrobené energie na 80 % to bude znamenat, že 8 elektráren pracuje užitečně, tedy jimi vyrobenou energii plně využijeme k užitečné práci, a zbylé 2 elektrárny jaksi jen topí do 20 % ztrát. Ale opět je nutno dodat, že nějaké ztráty budou vždy; 100 % účinnost je fyzikálně opravdu nedosažitelná; Jen se tomu musíme snažit maximálně přibližovat. Toto je to, co můžeme ovlivnit maximální hospodárností a vyspělými technologiemi nejvíc, aniž bychom cokoliv ztráceli.
A nebo budeme mít zaostalejší technologie, kde budeme dosahovat průměrné účinnosti 30 % (malá pozornost tepelným izolacím; zastaralé, neúčinné, opotřebované stroje; používání klasických žárovek apod.). Co to znamená? 3 elektrárny, z těch 10 elektráren, pracují užitečně, a 7 jaksi jen topí do ztrát. Už toto je citelný nepoměr.
Ale v reálné praxi to vychází ještě mnohem hůř, neboť musíme spíše uvažovat, že se vlastně spotřebuje vždy stejné množství užitečně využité energie, bez ohledu na míru účinnosti u spotřebitelů, neboť se musí uvažovat v podstatě stejný počet spotřebičů. A v důsledku toho je potřeba postavit a provozovat tomu úměrné množství dalších elektráren. A vše musí zaplatit spotřebitelé, každý spotřebitel svým dílem; viz výše.
Tedy u našeho příkladu bychom museli při průměrné účinnosti kolem 30 % namísto 80 % postavit ne 10 elektráren, ale kolem 27 elektráren (zaokrouhleno), a z toho by bez užitku topilo v podstatě téměř 19 elektráren. Při stejné spotřebě využité energie. Až děsivý rozdíl!
4. Vztah účinnosti a ekologie
Ještě jinak se dá na problém spotřeby energie dívat z hlediska ekologie; zde konkrétněji se zaměřením na ohřev zemské atmosféry.
Pokud by byla energetická síť postavena výhradně na získávání přímé sluneční energie v jakékoliv formě, tedy nejen na vlastním slunečním záření, ale i na větru, vodní energii, energii příboje, přílivu atd., tak by nás jakékoliv ztráty, jakýkoliv poměr mezi celkově uvolňovaným teplem a ztrátovým teplem z ekologického hlediska vůbec nemusel zajímat. Za takovýchto okolností by i neužitečné, ztrátové teplo nebylo pro atmosféru teplem navíc. Této skutečnosti bychom měli věnovat hodně velkou pozornost!
U energie získávané přímo ze Slunce už by nás opravdu mohla zajímat nejvíce ekonomická stránka věci.
Co se týká oné zmíněné přímé energie ze Slunce, tak na tuto energii se můžeme opravdu dívat, jako na energii čistě půjčenou, z atmosféry, a tedy zemské atmosféře teplotně nikde nic neubereme ani nepřidáme. Jak je i popsáno v uvedeném článku pana Matouše Lázňovského „Počítače by jednou mohly zahřívat celou planetu“, i s odvoláním se na komentář Thomase Murphyho, kde je dobře a správně naznačeno, že využívání sluneční energie by bylo jen procesem, kde bychom si energii jaksi na chvíli půjčili z atmosféry, která už v ní sama o sobě je, ale má pro nás ještě dobře využitelný potenciál světelného toku, polohové a kinetické energie apod. Než se i tato definitivně promění jen v teplo. Nic bychom energeticky nepřidávali ani neubírali odjinud. Jaksi přirozeně by to ani jinak, a to doslova, nemohlo jít, na základě jednoho ze základních zákonů fyziky, zákona o zachování energie.
Ekologicky mnohem zásadnější otázkou pro budoucnost může být využívání energie, která vlastně nemá s naší atmosférou přímo nic společného a byla by jen do naší atmosféry přiváděná navíc. Jde o energii čerpanou z energetických zdrojů nesouvisejících s přímou sluneční energií dopadající do naší atmosféry. Jde třeba o jadernou, případně i termonukleární energii, nebo také třeba geotermální energii získávanou z hlubokého podzemí apod. Ale také i těžba fosilních paliv. Zde by zemskou atmosféru vždy ohřívala všechna takto vyrobená energie. I ta užitečně využitá. Zde se právě veškerá energie promění v teplo do atmosféry navíc, i kdybychom ji využili takřka stoprocentně. A jakákoliv neúspornost by ještě situaci dále zhoršovala. Každé zbytečné ztrátové teplo by zde bylo škodlivé hned dvakrát; Zahřívalo by atmosféru úplně bez užitku, a ještě by přinášelo zbytečné ekonomické ztráty, i zde ve smyslu dalších zbytečně provozovaných elektráren! Tedy s rostoucím výkonem takovýchto „neslunečních“ elektráren by mohl opravdu nastat problém, už jen pro teplotní vliv na zemskou atmosféru, který by se pro nás mohl stát až úplně neúnosným. Kde je ona pomyslná „červená čára“, co si ještě můžeme a co si už nemůžeme v tomto směru dovolit, mohou jistě nejlépe určit fundovaní odborníci na meteorologii, klimatologii, hydrologii atd. Ale jedno je zřejmě opravdu jisté; tato „červená čára“ existuje!
A situaci by neřešila ani snaha třeba jakkoliv izolovat takovéto zdroje energie od zemské atmosféry, třeba i polohou, neboť je rozhodující, kde bude takto získaná energie spotřebovávaná, tj. v zemské atmosféře a tedy právě zde bude topit.
K tomu lze poznamenat, že energie např. z uhlí, zemního plynu, ropy je sice také v podstatě sluneční energie, akorát spotřebovávaná mnohem vyšším tempem, než s jakým se různě do podzemí naší planety ukládala, po hodně dlouhé milióny let. I tento nepoměr může hrát významnou roli pro ohřev zemské atmosféry. Z hlediska okamžitého stavu atmosféry je to v podstatě energie přiváděná do naší atmosféry také jakoby odjinud navíc. A to není ještě zohledněn případný vliv z hlediska tvorby tzv. skleníkových plynů. Jako všude, i zde je potřeba se neunáhlovat zkratovými přístupy, ale stejně tak je potřeba i tomuto věnovat přiměřenou, tedy nemalou pozornost.
A také ještě někde mezi tím je energie tzv. biomasy, která se mohla ukládat třeba i po mnoho desítek až stovek let; Ale toto spíše jen pro úplnost, neboť biomasu můžeme pokládat téměř za přímou formu sluneční energie a byť třeba až desítky let rozdílu by snad neměly mít až nějaký zásadní vliv na nestabilitu teplot zemské atmosféry.
