K Návrhu věcného záměru zákona o podmínkách... v energetických odvětvích...

Poznámka o plynech

V Návrhu zákona se mluví soustavně o ,,plynu``, jen jednou je alternativně použito slovo metan, a několikrát adjektivum zemní. Pomineme-li legrační možnost, že by zákon popisoval rozvody vzduchu, což je také plyn, stejně jako vodní pára, jejíž rozvody k vytápění skutečně existují, je potřeba se uvědomit, že i plynů určených ke spalování je celá řada.

Jistěže dominantní je dnes zemní plyn, tedy téměř čistý metan. Je ale velmi žádoucí, aby se stále více používal i bioplyn, tedy méně čistý metan se znatelným podílem oxidu uhličitého a také dřevoplyn, složitá směs s dominantním oxidem uhelnatým.

Oba tyto plyny lze snadno ,,vyrábět``, což o zemním plynu říci nelze. Jsou to plyny nefosilní, čili nepředstavují uvolňování uhlíku ze zemské kůry do atmosférického koloběhu. V případě bioplynu dokonce představují významné snížení emise skleníkových plynů -- místo aby metan unikal z hnojišť do ovzduší, je jímán a využíván. CO2 a H2O které vzniknou jeho spálením mají skleníkový účinek řekněme dvacetkrát menší (stoletý efektivní skleníkový potenciál metanu je asi 21).

Snížení efektivního množství emitovaného ekvivalentu oxidu uhličitého může nastat dokonce i u spalování dřeva. Stane se to v případě, že by se dřevo ponechané bez využití proměnilo zčásti v metan (tj. v bioplyn). To se u dřevěných odpadů, pokud k nim nemá přístup vzduch a rozkládají se za vlhka anaerobně, skutečně děje, hlavně, když je jejich teplota dvacet stupňů a vyšší.

Snížení efektivních emisí skleníkových plynů staví oba tyto zdroje do docela jiného světla než všechny ostatní. U větrných a malých vodních elektráren lze říkat, že na rozdíl od zařízení poháněných uhlím či zemním plynem nevadí. Využívání bioplynu a dřevěných odpadů jsou ale jediné energetické procesy, jejichž existence životnímu prostředí prospívá!

Stejná potrubí lze používat střídavě pro všechny jmenované hořlavé plyny (pro dřevoplyn bez úprav jen na krátké vzdálenosti, nebo je-li vyčištěný od snadno kondenzujících příměsí). V existujících sítích by se měly rozšiřovat okrsky, odkud je zemní plyn vytlačován jedním z těchto dvou nefosilních plynů. Uživatelé pak musí mít své spotřebiče seřízeny na jeden z hořlavých plynů, seřízení lze ale klidně i vícekráte za rok změnit, podle dostupného množství nefosilních plynů.

Pro podporu užívání bioplynu a dřevoplynu je potřeba stanovit povinnost provozovatele distribuční sítě rezervovat souvislou část sítě pro jiný plyn, pokud se o jeho odběru producent a odběratelé dohodnou. Typická situace toho druhu je na vesnicích, kde je dost stájového dobytka. Rozvod dřevoplynu existujícím potrubím může být levnou a rychlou alternativou k budování tepelných rozvodů.

Další možností je počítat s tím, že budou existovat souběžné konkurenční rozvody různých plynů -- bude pak na odběratelích, kolik kterého plynu odeberou. Je to sice možnost dost luxusní, ale pokud by mechanismus popsaný ve výše zmíněném odstavci neměl tak dokonale fungovat, aby rozšíření užívání nefosilních plynů nemělo žádných překážek, je potřeba tuto možnost dalších vedení zcela zpřístupnit. Bude záležet na producentovi bioplynu či dřevoplynu, která možnost bude pro něj (a pro obec a její obyvatele) nakonec výhodnější.

Poznámka o tepelné energii

,,Tepelná energie`` je pojem z fyziky minulého století, z doby před dokončením vývoje termodynamiky. Kdysi se tento pojem užíval pro veličinu, jíž dnes říkáme vnitřní energie.

Zákon ale tento pojem užívá, a v jeho těle nakonec narazíte i na pokus o jeho definici (na začátku Hlavy III): ,,Tepelnou energií se pro účel tohoto zákona rozumí energie tepla nebo chladu přenášená nosným médiem.``

Problém definice je v tom, že se v ní objevují další fyzice neznámé pojmy: ,,energie tepla`` a ,,energie chladu``. Energie je ale ve fyzice výhradně stavová veličina charakterizující konkrétní soustavu. O jaké stavové veličiny by mohlo ve výše uvedených případech jít, je těžké říci. Taková situace není únosná. Není pak totiž například jasné, co se vlastně měří, a kolik se za poskytnuté služby mán účtovat. Měřit lze jen definované fyzikální veličiny.

Teplo je pojem dost starý a zpočátku mlhavý, dnes jím rozumíme obdobu práce: necharakterizuje stav, ale vztahuje se k procesu. Znamená takový tok energie rozhraním, kterým neprocházejí látkové částice, který nelze vyjádřit makroskopickou prací. Může jít o ,, mikropráce`` při srážkách částic stěny s částicemi prostředí na obou stranách a také o elektromagnetické záření.

V případě spotřebitelů na koncích sítě jde skutečně o to, že se jim dodává nebo odebírá teplo. Dodává (či při chlazení odebírá, což lze vyjádřit jako dodávku záporného tepla) mu je distributor, kterému je dodává výrobce. Ten zpravidla ohřívá vodu (kapalinu či páru) přes kovové rozhraní. Nelze říci, že vyrábí teplo. Vyrábí možná horké spaliny, z nichž proudí teplo do ohřívané látky.

Teplo se odebírá a opět dodává do tekutiny proudící v síti. Výrobce obvykle v kotli zvyšuje vnitřní energii média proudícího sítí, použijeme-li nejběžnější již zmíněnou stavovou veličinu. Ta se zde ale nehodí, zejména v případě páry, protože stavovou veličinou popisující poměry v potrubí je tlak, ne objem (při zahřívání v kotli se objem daného množství proudící tekutiny mění, hlavně v případě páry, zatímco tlak ne, alespoň ne vlivem zahřívání). Stavové veličiny vhodné pro popis média v potrubí jsou tedy (stálý) tlak a (měnící se) teplota (jde tedy o děj izobarický) a příslušná energiová stavová veličina je pak entalpie, nikoliv vnitřní energie. Změna entalpie daného množství tekutiny je rovna přivedenému teplu.

Vezmeme-li libovolné místo v distribuční síti, kde spolu sousedí potrubí přívodní a vratné (může to být odběrné místo), je jasné, že tok tekutiny v horkém potrubí znamená nějaký tok entalpie v tekutině obsažené, a podobně v potrubí vratném s chladnější tekutinou probíhá menší tok entalpie opačného směru. Rozdíl těchto toků je pak čistým tokem entalpie v daném (např. odběrném) místě.

Když se tedy mluví o rozvodu energie, jde ve skutečnosti o rozvod entalpie. Právě předaná entalpie se měří, přesněji zjišťuje výpočtem z měřených rozdílů teplot a průtoků při známých vlastnostech použité tekutiny. Pokud se tok entalpie měří např. hned u izolovaného protiproudého výměníku teplot, je tok entalpie shodný s tokem tepla přes membrány výměníku.

,,Tepelnou energii`` tak můžeme chápat jako technické synonymum pro entalpii. Je to synonymum stěží oprávněné, už proto, že je nešikovně dvouslovné. Entalpie je sice pro mnoho lidí novým pojmem, ale nové pojmy člověk musí vstřebávat celý život. Jednoslovnost je pohodlná: do bytu se dodává elektřina (tj. koná se elektrická práce), metan, entalpie.

Problém není ani s výrobou entalpie, pokud se jí rozumí zvyšování entalpie proudícího média. Definici na začátku Hlavy III lze tak zjednodušit a přitom učinit přesnou, tak, aby vůbec umožňovala měření, tj. byla v souladu s SI:

Tepelnou energií se pro účel tohoto zákona rozumí entalpie přenášená nosným médiem.

Vzhledem k tomu, že povolání ledařů již zaniklo (a vzhledem k oteplování se asi neobnoví), bylo by asi vhodné konec definice upřesnit: ,,... cirkulujícím nosným médiem``. Podmínka cirkulace dává totiž možnost jednoznačného výpočtu toku entalpie z průtoku a rozdílu teplot média proudícího tam a zpět. U média, které se nevrací, by jistě nebylo možné účtovat celou entalpii kterou obsahuje, ale jen tu část, kterou odběratel může použít (vodu ochladí odběrem tepla snad až na dvanáct stupňů, ale jistě ne na -273 stupňů). Tedy:

Tepelnou energií se pro účel tohoto zákona rozumí entalpie přenášená obíhajícím nosným médiem.

a dodat asi v komentáři:

Sousloví ,,tepelná energie`` se v textu zákona používá z toho důvodu, že název fyzikální veličiny entalpie, která je součástí SI, není všeobecně znám.

Při takovéto přesné definici už stačí pouze to, aby při prvním výskytu sousloví ,,tepelná energie`` (čili už v prvním odstavci Návrhu) byl odkaz na definici a komentář v Hlavě III. Přesto by neškodilo občas v textu (řekněme v jedné třetině výskytů) stručné entalpie místo ,,tepelná energie`` použít.

Poznámka o elektrické energii

Sousloví ,,elektrická energie`` jsem v návrhu postřehl jen na dvou místech, v odůvodněních na str. 9 a str. 12. Jinak se důsledně používá označení elektřina, což je velmi správné. Tam, kde se není nutno mluvit o měření nějaké konkrétní fyzikální veličiny, je takové označení kategorie jevu naprosto postačující. Aby se Návrh v tomto ohledu precizoval, stačí výskyty matoucího sousloví ,,elektrická energie`` prostě slovem elektřina nahradit.

Škoda, že podobně jako říkáme elektřina (a plyn), nemůžeme použít i slova teplo, které je bohužel zatíženo významem fyzikální veličiny.

Ne, že by sousloví ,,elektrická energie`` nemohlo mít nějaký jasný fyzikální smysl. Takovou fyzikální veličinu lze jistě připsat nabitému kondenzátoru. V případě jiného systému ale mluvit o tom, kolik obsahuje ,,elektrické energie``, asi nelze. Pokud populární text mluví o potřebě ,,elektrické energie``, jde většinou o práci střídavého elektrického proudu (což je skutečně veličina rozměru energie, která se měří v joulech nebo třeba kilowatthodinách) nebo o střední výkon střídavého elektrického proudu. Názvy těchto jasně definovaných veličin lze pak asi zkracovat jako elektrická práce a elektrický výkon (případně příkon). Sousloví ,,elektrická energie`` místo nich použít nelze (na rozdíl od stručného elektřina). Pokud se tak stane, stane se srozumitelný text rádobyvědeckým blábolem, docela zbytečně.

Jan Hollan, v Brně 25. září 1999