Energetická náročnost obráběcích strojů, část 1: Obecný úvod do problematiky

Smyslem předkládané trilogie článků není rozklíčovat současný stav a doporučit řešení, ale z pohledu konstrukce a provozu výrobních zařízení představit řešení firem, které primárně nehledí na byznys, ale na budoucnost naší planety. Dnes se podíváme na podstatu vzniku skleníkových plynů, vliv postupné industrializace a na aktivity některých států vedoucí k uhlíkové neutralitě.

Skleníkový efekt se na naší planetě začal projevovat již od samého počátku, neboť tehdejší atmosféra obsahovala vodní páru, oxid uhličitý a metan – v dnešní terminologii tzv. skleníkové plyny. Největší podíl na skleníkovém efektu má vodní pára, a to 36–70 %. Následují oxid uhličitý s podílem 9–26 % a metan s 4–9 %. Uvádí se též ozon, jehož podíl se pohybuje v rozmezí 3–7 %.

Spektrum slunečního záření obsahuje ultrafialové záření, viditelné záření a infrazáření. Část energie tohoto záření odrazí zemská atmosféra zpět do vesmíru a určitou část atmosféra absorbuje. Zbytek projde atmosférou a je většinou pohlcen povrchem Země. Zpětně je tato energie planetou vyzařována, ale už v infračerveném spektru, tedy jako energie tepelná, neboť Země je těleso mnohem chladnější než Slunce. Skleníkové plyny rozptýlené v atmosféře téměř veškerou tuto tepelnou energii pohltí, čímž se atmosféra ohřívá. Současně se vrací určitá část „infra-energie“ k zemskému povrchu, který se tím také ohřívá. Skleníkové plyny tak stabilizují výkyvy zemské teploty. V rovnovážném stavu emitují přírodní ekosystémy a oceány do atmosféry stejné množství CO₂, jako je odnímáno přírodními procesy fotosyntézy a pohlcováním plynu oceány. K porušení přirozené rovnováhy může dojít změnou intenzity slunečního záření nebo nárůstem koncentrace sopečného prachu.

Přirozená koncentrace skleníkových plynů v atmosféře působila v minulosti příznivě, dokud se v důsledku lidské industriální činnosti, ale také v důsledku zásahů do krajiny, nezačalo měnit chemické složení atmosféry, tj. dokud se nezačala zvyšovat koncentrace oxidu uhličitého, metanu a troposférického ozonu i oxidu dusného. Od začátku industriální éry v 19. století vzrostly koncentrace CO₂ v atmosféře o 31 %, metanu o 150 %, oxidu dusného o 17 % a ozonu o 35 %. I když člověkem dodávané množství oxidu uhličitého činí pouze 5 % množství dodávaného přírodními zdroji, stačí to k narušení rovnovážného stavu atmosféry. Vzhledem k průměrné teplotě planety v období let 1860–1900 je nyní průměrná teplota celé planety o 1,2 °C vyšší. Přitom ale většina míst na severní polokouli je už o 2–3 °C teplejší. Zvláště podíl energetiky na emisích skleníkových plynů je značný.

Rostoucí spotřeba energie, a zvláště spalování fosilních paliv, tento proces urychlují. Pro průmysl z toho vyplývá nutnost úspor energií všeho druhu tam, kde je to při současné úrovni techniky možné. Zvláště podíl energetiky zemí EU je na emisích skleníkových plynů značný.

Z dokumentů Evropské komise je vidět, že EU si závažnost problému plně uvědomuje. Úsilí o uhlíkovou neutralitu (někdy též klimatickou neutralitu), tj. snížení emisí tak, aby se dosáhlo rovnováhy mezi emisemi produkovanými činností člověka a emisemi pohlcovanými světovým ekosystémem, je hlavní politikou, která má trend oteplování snížit.

Na světě se vždy vyskytovaly přírodní katastrofy, avšak v poslední době zaznamenáváme jejich neobvykle zvýšenou frekvenci a rozsah. Stále zřetelnější jsou důkazy, že mnohé katastrofy jsou způsobeny oteplováním zeměkoule. Trpí ledovce, rozmrzá trvale zmrzlá půda v polárních oblastech, jsme svědky nebývalého rozsahu lesních požárů a záplav atd.

V japonském městě Kjóto byla v roce 1997 nastoupena mezinárodní cesta za snižováním emisí skleníkových plynů a dosažením uhlíkové neutrality. Hromadění skleníkových plynů v atmosféře bylo obecně seznáno jako hlavní příčina zvyšující se teploty atmosféry. Na 192 zemí podepsalo takzvaný Kjótský protokol stanovující cíle pro redukci skleníkových plynů. Dalším milníkem byla úmluva v Paříži v roce 2015. Zde byly definovány společné dlouhodobé cíle udržení navýšení teploty ovzduší oproti předindustriální době pod hranicí 2 °C. Prostředkem k tomu má být zejména snížení škodlivých emisí. V roce 2018 vydal Mezivládní panel pro otázky změny klimatu (IPCC), jehož úkolem je informační podpora vlád o problematice klimatické změny, jakož i o plnění Kjótského protokolu a Pařížské úmluvy, zvláštní zprávu o dopadech oteplení o 1,5 °C na životní prostředí a o budoucím nebezpečí této změny pro lidstvo. Ve zprávě se konstatuje, že k oteplení o 1,5 °C dojde s vysokou pravděpodobností mezi lety 2030 a 2052 za předpokladu, že tempo nárůstu teploty ovzduší z roku 2018 bude zachováno. Tato prognóza byla opřena o rozsáhlou rešerši vědecké literatury. Nejnovější zpřesnění tohoto odhadu je podle IPCC zvýšení teploty ovzduší o 1,7 °C v roce 2030 v případě nízkoemisního scénáře nebo nárůst o 2,4 °C v případě vypouštění vysokého množství emisí. Pokud by oteplování pokračovalo současným tempem, odhaduje se, že průměrná globální teplota na konci 21. století vzroste až o 4,8 °C. To by znamenalo významný vzestup hladiny moří, příchod abnormálního podnebí, nepříznivě by se to projevilo na zemském ekosystému a v zemědělství, a zvýšil by se výskyt infekčních onemocnění a úpalu.

Ne všichni signatáři Kjótské a Pařížské úmluvy přislíbili podstatné snížení emisí do roku 2030 a dosažení uhlíkové neutrality do roku 2050. Dobrým příkladem je japonská vláda, která vydala v roce 2020 prohlášení, v němž se zavazuje k dosažení uhlíkově neutrální a dekarbonizované společnosti do roku 2050. Japonským postupným cílem v roce 2030 je redukce emisí o 46 % oproti roku 2013. Je to dvojnásobné číslo proti původním příslibům Japonska.

Podle zprávy EU vydané v roce 2021 patří k největším znečišťovatelům Čína (29,3 % všech emisí), USA (13,7 %), EU (9,6 %), Indie (6,6 %), Rusko (4,8 %), Japonsko (3,6 %). Celkem 120 států deklarovalo v roce 2021 svůj aktivní přístup ke snižování skleníkových plynů. Dá se říci, že myšlenka transformace stávající ekonomiky na ekonomiku klimaticky neutrální má světovou podporu.

V listopadu roku 2021 hostila Velká Británie v Glasgow 26. konferenci smluvních stran OSN o změně klimatu (Climate Change Conference of the Parties, COP26). Na summitu COP26 se sešly strany s cílem urychlit opatření k dosažení cílů Pařížské dohody a Rámcové úmluvy OSN o změně klimatu. Už 3. listopadu 2021 byla při OSN založena Mezinárodní rada pro stan­dardy udržitelnosti (International Sustainability Standards Board), která na konferenci COP26 oznámila, že mezinárodní standardy pro zveřejňování informací o riziku změny klimatu společnostmi budou sjednoceny do června 2022. Společnosti budou povinny vypočítat a zveřejnit vlastní emise CO₂.

Po konferenci COP26 se zdá, že stávající důkazy existence změny klimatu přesvědčily většinu zemí planety, že situace je vážná. Politici si zřejmě uvědomili, že dosavadní opatření, která mají vývoj klimatu stabilizovat, nejsou dostatečně účinná a že jejich zavádění je třeba urychlit. Důkazy o probíhajících klimatických změnách přinesla naposledy zpráva o stavu klimatu Mezivládního panelu pro otázky změny klimatu (Intergovernmental Panel on Climate Change, 2022, IPCC).

Ze zprávy citujeme: „Čisté antropogenní emise skleníkových plynů se od roku 2010 zvýšily ve všech hlavních odvětvích na celém světě. Rostoucí podíl emisí lze připsat městským oblastem. Snížení emisí CO₂ z fosilních paliv a průmyslových procesů (CO2-FFI) v důsledku zlepšení energetické náročnosti HDP a uhlíkové náročnosti energie bylo menší než zvýšení emisí z rostoucí úrovně celosvětové aktivity v průmyslu, dodávkách energie, dopravě, zemědělství a budovách (vysoká spolehlivost).“