25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•1
Světová energetická bilance
(Spotřeba energie a zdroje energie ve světě)
Doc. RNDr. Petr Sládek, CSc.

Katedra fyziky, chemie a odborného vzdělávání
Pedagogická fakulta
Masarykova univerzita Brno

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•2
Úvod
nAktuální témata týkající se
nobnovitelných zdrojů energie,
núspor energie,
nochrany před radioaktivním zářením a bezpečnostních pravidel jaderných elektráren
nè  odrážejí chování lidské společnosti
n              (současné i budoucí)
n
nJako primární se pak jeví otázka spotřeby energie a dostupných zdrojů energie.

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•3
nPři současném nárůstu kolem 2,5 % roční spotřeby energie, bude lidstvo potřebovat v r. 2040 až 2/3
více energie
nČR je současný významný exportér elektřiny  - pokud u nás spotřeba energie naroste – bude potřeba
nové bloky JETE nebo postačí budovat obnovitelné zdroje ?
n
n
n
nPřednáška uvádí přehled současného stavu hospodaření s energií ve světě, zejména v zemích střední
a východní Evropy (CEEC), v zemích Evropské unie (EU) a plánovanými výhledy do budoucna.

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•4
Produkce elektřiny a tepla bývá často diskutována jenom z technologického hlediska, ale přitom je
potřeba brát v úvahu i otázky
- ekonomické
- politické
- sociální

Þvše musí být vnímáno jako jeden komplex.
nNapř. cena za roční otop RD v ČR
n http://vytapeni.tzb-info.cz/tabulky-a-vypocty/138-porovnani-nakladu-na-vytapeni-tzb-info
nKrize na Blízkém východě Þ růst/pokles cen ropy a zemního plynu ,  vývoj  kursu $, €
nMírný  pokles ceny elektřiny  po spuštění JETE, dnes otop elektřinou (akumulačními kamny) blízký
otopu plynem

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•5
n     Statistické studie jako např. Key World Energy Statistics 2014 (IEA) ukazují, že trvale
udržitelný rozvoj je možné zajistit jen harmonickým vyvážením tří pilířů 3E, které zásadním
způsobem ovlivňují a jsou ovlivňovány lidskou činností:
n
n Ekonomika (a z ní vyplývající potřeba energie)
n Energetika  (dostupnost zdrojů)
n Ekologie     (vliv těžby surovin, a výroby a spotřeby      energie na životní prostředí).
n
n     Je jednoznačně prokázáno, že ekonomický růst je doprovázen růstem spotřeby primární a
především elektrické energie (i přes úsporná energetická opatření), a uspokojování rostoucích
energetických potřeb přináší nevratné zásahy do životního prostředí.

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•6
Tři hlavní oblasti spotřeby energie
nVýroba tepla  (topení +  potřeba tepla         v průmyslu)
nVýroba elektřiny
nDoprava (přímá spotřeba paliva)
n
n
nNejlepší cestou je  však hledání možností úspor energie.

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•7
nV současné době žije na Zemi více než 7,3 miliard obyvatel s průměrným ročním přírůstkem 1,3%.
nKaždých 12 let se počet obyvatel zvyšuje o 1 miliardu. 79% světové populace žije v méně vyvinutých
zemích (Asie, Afrika, Latinská Amerika). Přírůstek této populace je 1,6% ročně, až polovina
obyvatel v méně vyvinutých zemích je mladší 15 let,
n zvyšující se lékařská a sociální péče vede k prodlužování života, dochází k vyšší migraci
obyvatelstva do městských aglomerací s vyšší spotřebou energie.

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•8
nPřesto dosud:
nnejméně 2 miliardy této populace nemá přístup k elektřině
n1,3 miliardy nemá přístup k nezávadné pitné vodě
n2,4 miliardy používá biomasu pro vaření a vytápění
n2,5 miliardy lidí zde žije za méně než 2US$/den.
n
n   Těchto 79% světové populace se zatím podílí na spotřebě energie jen 35%.
n   Je zřejmé, že nastartovaný ekonomický růst v takových regionech jako je Čína (růst HDP 6%
ročně) přinese i zvýšené energetické potřeby (současný roční nárůst spotřeby elektrické energie
8-10%).
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•9
nOtázkou ovšem zůstává, kam se budou ubírat ceny vyráběné elektrické energie s ohledem na současné
výkyvy cen surovin a spolehlivost dodávek fosilních paliv.
nI přes vysoké investiční náklady na výstavbu jaderné elektrárny (60% pro jádro, 25% pro uhlí, 15%
pro plyn), jsou vzhledem k velmi nízkým palivovým nákladům (10% pro jádro, 45% pro uhlí, 80% pro
plyn) celkové výrobní náklady elektrické energie v jaderné elektrárně velmi konkurenceschopné a v
mnoha zemích i nejnižší (např. USA, ČR).
nNavíc světové ceny uranu zůstávají dlouhodobě na nízké a stabilní úrovni.

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•10
Emise CO2
nS velkým znepokojením je očekáváno, že světové emise CO2 ze spalování fosilních paliv vzrostou
nz 21Gt (gigatun) CO2/rok v r. 1990 na 45 Gt CO2/rok v r. 2030.
nSoučasná jaderná energetika "šetří" životní prostředí eliminací asi 2,4 Gt CO2/rok.
n
n      1Gt = 1 gigatuna = 109tun

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•11
nUhelná elektrárna o ekvivalentním výkonu 1000 MWe spotřebuje ročně 2–6 miliónů tun paliva (podle
typu uhlí) a vyprodukuje 6.500.000 tun CO2 (960 t CO2/GWh).
nAnalogická plynová elektrárna spotřebuje ročně 2-3 miliardy m3 plynu a produkuje 480 t CO2/GWh.
nOlejová elektrárna stejného výkonu spotřebuje ročně 1.500.000 tun topného oleje a produkuje
730 t CO2/GWh.
n
n[1] 1MWe = 1 megawatt = 106W  vyrobené energie ve formě elektřiny

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•12
nElektrárna na spalování biomasy o stejném výkonu by představovala zábor půdy pro pěstování biomasy
na rozloze 6.000 km2
nVětrná elektrárna by zabrala 100 km2 a sluneční 50 km2.
nNaproti tomu bezemisní jaderná elektrárna o výkonu 1000 MWe spotřebuje ročně jen 35 t paliva a
zabírá rozlohu několika km2.

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•13
nPři rozhodování o nejnovějším evropském jaderném projektu - novém 5. finském energetickém bloku
dospěl investor ve svých analýzách při výběru zdroje k následujícím výrobním nákladům pro různé
typy elektráren:
n jaderná 2,4   €centech/kWh
n uhelná 3,2    €centech/kWh
n plynová 3,2   €centech/kWh
n biomasa 4,0  €centech/kWh
n větrná 5,0     €centech/kWh

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•14
Přitom úsporná opatření (především snižování energetické náročnosti při výrobě a spotřebě energie)
v průmyslově vyspělých zemích povedou ke snížení podílu těchto zemí na emisích
ze 70% v r. 1990 na 42% v r. 2030.
Naopak extrémní absolutní nárůst je očekáván v rozvojových zemích, především Číně a Indii.

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•15
Trendy světového vývoje trhu s energií
nKonečná potřeba energie byla určována zejména dopravou a terciální-domácnostní sférou.
nPotenciál pro další potřebu energie je obrovský zejména       v rozvojových zemích.

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•16
nPalivový koš se změnil ve prospěch zemního plynu, ale ropné produkty stále zůstaly dominantní
složkou.
n
nZemě OECD zvýšily svůj podíl na světové produkci energie.
n
nSvětové emise CO2 vzrostly o 8% od roku 1990.

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•17
Jednotky (základní)
nJoule (J)  - systém SI
nKalorie (cal)
n    ohřev 1g vody o 1°C  z 14,5 na 15,5°C
n    kcal – 1 kg
n    1 kcal = 4186 J
nKilowatthodina (kWh)                      1 kWh = 3 600 000 J  = 3,6 . 106J

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•18
Britský systém  (lb, °F)
nBritská tepelná jednotka (Btu)
n    1 Btu = 1055 J
n
n
n
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•19
Jednotky makroekonomiky
nExajoule (EJ) Terajoule
n    1 EJ  =  1018 J 1TJ = 1012 J
nGigawatthodina (GWh)
n    1 GWh  =  3,6 x 1012 J  = 3,6 TJ
nTuna ekvivalentu ropy (toe)
n    1 toe  =  1,07x1010 cal  = 0,447 TJ
nTuna ekv. uhlí,  ekv. ft3 plyn
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•20
Převodní tabulka

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•21
nTPES  (total primary energy supply) celkové primární zdroje energie
nCombustible renwable & waste    biomasa+bioplyn + spalovny odpadu
nTFC    (total final consumption)     celková spotřeba koncových uživatelů
nInternational marine bunkers       množství „ukryté“ enrgie v tankerech plujících pod různými
vlajkami

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•22
Primární energetické zdroje

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•23
Primární energetické zdroje    -  koláč
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•24
Dělení na regiony
nOECD
nNon-OECD Evropa
nZemě býv. Sov. svazu  (kontinuita dat)
nAfrika
nAsie
nČína
nStřední východ
nLatinská Amerika

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•25
   Regiony    - OECD
organizace pro ekonomickou spolupráci a rozvoj
nRakousko, Belgie, Kanada, Česko, Dánsko, Finsko, Francie, Německo, Řecko, Maďarsko, Island, Irsko,
Itálie, Lucembursko, Norsko, Nizozemí, Polsko, Portugalsko, Slovensko, Španělsko, Švédsko,
Švýcarsko, Velká Británie
nAustrálie,Kanada, Japonsko, Korea, Mexiko, Nový Zéland,  Turecko, USA.
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•26
    Non – OECD   Evropa
nAlbánia, Bosna a Hercegovina, Bulharsko,Chorvatsko, Kypr, Gibraltar, Malta, dřívější Makedonie
(FYROM), Rumunsko, Srbsko a Černá Hor, Slovinsko.
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•27
   Dřívější země Sov. svazu
nArménie, Ázerbajdžán, Gruzie, Kazachstán,Kyrgyzie, Tádžikistán, Turkmenistán, Uzbekistán
nEstonsko,Litva, Lotyšsko
nBělorusko, Moldávie, Rusko,
n    Ukrajina

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•28
Dělení podle regionů - zdroje
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•29
Dělení podle regionů - zdroje             - koláč
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•30
Produkce surové ropy
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•31
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•32
Produkce plynu
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•33
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•34
Produkce uhlí

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•35
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•36
Produkce z jádra
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•37

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•38
Produkce z vodních děl
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•39
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•40
Výroba elektřiny podle zdrojů
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•41
Výroba elektřiny podle zdrojů  -         koláč
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•42
Výroba elektřiny podle oblastí
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•43
Producenti, exportéři, importéři elektřiny
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•44
Konečná spotřeba energie -uživatelé (např. elektřina, otop uhlím, plynem, spotřeba ropy pro chem.)
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•45
Konečná spotřeba energie - koláč (např.elektřina, otop uhlím, plynem, spotřeba ropy pro chem.)    -
koláč
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•46
Konečná spotřeba energie podle regionů
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•47
Konečná spotřeba energie podle regionů   - koláč
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•48
Konečná spotřeba uhlí po sektorech
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•49
•Konečná spotřeba ropy po sektorech
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•50
Konečná spotřeba plynu – po sektorech
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•51
Konečná spotřeba elektřiny – po sektorech
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•52
Vývoj ceny ropy
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•53
Vývoj ceny uhlí

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•54
Vývoj ceny plynu
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•55
Emise CO2
•Do roku 2030 až o 50% ?
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•56
Emise CO2
•Do roku 2030 až o 50% ?
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•57
Emise CO2
•Do roku 2030 až o 50% ?
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•58
Emise CO2
•Do roku 2030 až o 50% ?
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•59
Výhled v produkci energie
•až o 2/3
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•60
Výhled – skladba produkce energie
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•61
Výhled dle regionů
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•62
Mil.obyv
Výroba Mtoe
Exp-impt (Mtoe)
Spotřeba el. TWh
Emise CO2 Mt
TPES toe /obyv
kWh/ obyv
T CO2 / obyv
•2014

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•63
Mil.obyv
Výroba Mtoe
Exp-impt (Mtoe)
Spotřeba el. TWh
Emise CO2 Mt
TPES toe /obyv
kWh/ obyv
T CO2 / obyv
•2014

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•64
Mil.obyv
Výroba Mtoe
Exp-impt (Mtoe)
Spotřeba el. TWh
Emise CO2 Mt
TPES toe /obyv
kWh/ obyv
T CO2 / obyv
•2014

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•65
Mil.obyv
Výroba Mtoe
Exp-impt (Mtoe)
Spotřeba el. TWh
Emise CO2 Mt
TPES toe /obyv
kWh/ obyv
T CO2 / obyv
•2014

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•66
Mil.obyv
Výroba Mtoe
Exp-impt (Mtoe)
Spotřeba el. TWh
Emise CO2 Mt
TPES toe /obyv
kWh/ obyv
T CO2 / obyv
•2014

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•67
Mil.obyv
Výroba Mtoe
Exp-impt (Mtoe)
Spotřeba el. TWh
Emise CO2 Mt
TPES toe /obyv
kWh/ obyv
T CO2 / obyv
•2014

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•68
Mil.obyv
Výroba Mtoe
Exp-impt (Mtoe)
Spotřeba el. TWh
Emise CO2 Mt
TPES toe /obyv
kWh/ obyv
T CO2 / obyv
•2014

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•69
Mil.obyv
Výroba Mtoe
Exp-impt (Mtoe)
Spotřeba el. TWh
Emise CO2 Mt
TPES toe /obyv
kWh/ obyv
T CO2 / obyv
•2014

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•70
Zásoby paliv
nPodle nejnověji zveřejněné statistiky British Petroleum budou celosvětové zásoby vyčerpány u:
nropy za 40 let
nzemního plynu za 65 let
nuhlí za 200 let
n (a to i přes nově objevovaná nalezišt
n
n. Hydroenergetika je sice v některých zemích důležitým zdrojem, ale s minimální možností dalšího
rozšíření a se značnou závislostí na hydrometeorologických podmínkách.
n Světové zásoby uranu (především v Austrálii, Kanadě a Africe) vystačí v současných typech
jaderných reaktorů na stovky let, při použití v rychlých reaktorech vystačí na tisíce let.

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•71
Onovitelné zdroje energie
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•72
Onovitelné zdroje energie
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•73
nKaždý druh obnovitelných zdrojů energie má své přednosti, ale také svá omezení a limity.. Příhodné
lokality se u nás téměř vždy nacházejí ve vyšších nadmořských výškách, obvykle nad 600 m n. m.
nAle máme-li před sebou „větrnou“ mapu ČR s vyznačením izočar rychlostí větru je vidět, že zcela
převažují území, kde rychlost větru nepřesahuje 4 m/s.
nOblasti s vyšší rychlostí připomínají mapu zvláště chráněných území a rezervací. Možnost výstavby
„větrných farem“ je v těchto územích velmi limitovaná, a bereme-li vážně ochranu přírody a krajiny,
je velmi omezená.

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•74
nSluneční záření dopadající na povrch České republiky poskytuje ročně asi 90.000 TWh energie. Ploch
použitelných pro fotovoltaické systémy je 50,2 km2, což reprezentuje ročně asi 5,5 TWh. Mezi jejich
nevýhody patří vyšší vstupní náklady, které jsou však kompenzovány dlouhou, prakticky bezúdržbovou
životností (20 let a více).
n
n 1TWh = 1 terawatthodina = 1012Wh

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•75
Fotovoltaický systém na PdF MU
n

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•76

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•77
IMG_1588

25.10.2016
Doc. RNDr.Petr Sládek, CSc. KFCHO PdF MU Brno
•78
nDěkuji za pozornost.
SO01038_
•Řešení :  … ?