ENERGETIKA I OKOLIŠ

Cilj poglavlja

Cilj ovog poglavlja je upoznati se najvažnijim mehanizmima kako energetika emisijama utječe na okoliš, te mogućnostima za smanjenje negativnog utjecaja.

Svrha poglavlja

Nakon završetka ovog poglavlja, trebali biste moći:

1. Razumjeti mehanizme emisija u energetici
2. Razumjeti osnove nastajanja kiselih kiša te dobiti uvid u utjecaj koji emisije imaju na ljudsko zdravlje
3. Razumjeti mehanizam globalnog zatopljenja i utjecaj koji energetika ima na njega
4. Poznavati mehanizme smanjenja emisija CO₂ pri proizvodnji električne energije
5. Poznavati mehanizme smanjenja emisija CO₂ racionalnim korištenjem energije
6. Poznavati mehanizme smanjenja emisija CO₂ u transportu
7. Poznavati osnove Pariškog sporazuma, Kyoto Protokola i politike smanjenja emisija stakleničkih plinova

Uvod

Tijekom druge polovice dvadesetog stoljeća, sve više postaje jasno da ljudsko djelovanje na Zemlji ima za posljedicu promjene u okolišu (https://www.nytimes.com/interactive/2018/08/01/magazine/climate-change-losing-earth.html), s potencijalno velikim posljedicama na ekološki sistem, floru, faunu, klimu, ali i na zdravlje i kvalitetu života ljudi. Te promjene, antropogene po svojem uzroku, posljedica su prilagođivanja okoliša ljudskim potrebama, krčenjem prirodnih habitata za potrebe poljoprivrede, kao posljedica urbanizacije i izgradnje prometnih pravaca, te zagađenjem okoliša otpadnim tvarima u poljoprivredi, industriji i prometu, te u energetskim transformacijama.

Promatrajući u ovome poglavlju odnos energetike prema okolišu, naglasak će se staviti na energetske transformacije, te zagađenja okoliša do kojih dolazi kod tih transformacija. Prateći primarnu energiju do krajnjeg korisnika, najveći je utjecaj fosilnih goriva, koja se s jedne strane transformiraju u električnu energiju, u toplinsku energiju, ili u energiju za hlađenje, te s druge strane u mehaničku energiju za pokretanje vozila. Pri tim transformacijama nastaju emisije koje utječu na ekosistem, neke zagađujući lokalno, a neke djelujući globalno. Dok je lokalno štetno djelovanje emisija svima vidljivo, i lagano se dolazi do koncenzusa oko mjera zaštite čim kada je društvo riješilo osnovne egzistencijalne probleme, dotle je globalno djelovanje emisija manje očito, i potrebno je stvarati širi koncenzus da bi se pokrenule mjere zaštite okoliša. Ne treba zaboraviti međutim da i drugi oblici primarne energije imaju negativne posljedice na okoliš, npr. hidroenergija obično podrazumijeva velike promjene zbog gradnje akumulacionih jezera, koje osim devastacije flore i faune na području budućeg jezera, imaju i efekt na bližu okolinu, a kroz procese truljenja vegetacije koja se u akumulacijama skuplja i na same globalne procese. Također, nuklearna energija, sa svojim radioaktivnim otpadom, nije neutralna u odnosu na okoliš, ali i novi i obnovljivi energetski izvori imaju i svojih štetnih posljedica. Tako će biomasa, koja je obnovljivi izvor, imati značajne lokalne emisije, vjetroenergija može imati negativan utjecaj na faunu, a čistoća će solarne energije skrivati zagađenja u procesu proizvodnje panela.

Ovo će se poglavlje posvetiti ukratko emisijama koje izazivaju kisele kiše, te nešto više trenutno vrlo važnom problemu emisija stakleničkih plinova, efektima tih emisija, te načinima smanjivanja tih emisija, što je sve više od imanentnog značaja za energetsku politiku i energetsku tranziciju prema čišćim energetskim tehnologijama u sljedeće tri dekade.

Emisije u energetici

Kisele kiše

Tijekom druge polovice dvadesetog stoljeća degenerativni procesi u europskim šumama, uzrokovani pojavom koju zovemo kiselim kišama, širili su se kao pošast. Kiselost kiša uzrokovana je povećanom količinom vodikovog iona H+ u otopini, koji je posljedica sljedećih kemijskih procesa:

HNO₃ => NO₃^-+ H⁺

H₂SO₄ = > SO₄^2-+ 2H⁺

Emisije SO_x i NO_x pri energetskim transformacijama su glavni antropogeni izvor tih spojeva u atmosferi. Slika 1. pokazuje utjecaj koji sulfatni aerosoli imaju na sunčevo zračenje, te dobro pokazuju geografski raspored emisija SO_x.

Slika 1. Geografska raspodjela utjecaja sulfatnih aerosola na sunčevo zračenje, kraj XX stoljeća, W/m²

Djelovanje je emisija SO_x regionalno, te koncentrirano u razvijenim zemljama, ali emisije se šire i preko nacionalnih granica malih zemalja, poput Hrvatske. Rješavanje problema kiselih kiša leži u smanjenju emisija SO_x u energetskim transformacijama, na području zahvaćenih kontinenata. Potrebno je nadnacionalno djelovanje, ali ne i globalno.

Tehnologije za smanjenje emisija SO_x su prvenstveno izbjegavanje korištenja fosilnih goriva s visokim udjelom sumpora, metode za DeSO_x desumporizaciju kojima se pročišćavaju dimni plinovi, te financijske metode poput trgovanja emisijama, kojima se omogućuje minimizacija troška smanjenja emisija tržišnim alociranjem emisionih kvota.

Rješenje problema kiselih kiša u Evropi je primjer kako je moguće odlučnom multilateralnom međunarodnom akcijom.

Utjecaj na zdravlje

Lokalne emisije polutanata izazivaju zdravstvene probleme, često povećavajući rizik od kancerogenih oboljenja i za dva reda veličine, u područjima s velikim zagađenjem. Ponajprije to su emisije čestica, ozona, NOx, CO, ali i mnogih drugih spojeva, koji su nusprodukt energetskih transformacija, u prometu i energetici. Tako npr. prosječni Amerikanac ima šansu 1:100000 da oboli od raka kao posljedice zagađenja zraka, dok stanovnik velikih gradova živi s 20 puta većim rizikom, 1:5000, da tako oboli. Prema WHO, oko 7 milijuna ljudi godišnje umre kao posljedica lokalnih emisija (https://www.who.int/news-room/air-pollution). Glavni izvori lokalnih emisija u svijetu su loše izgaranje u malim ložištima i pećima i vozilima s motorima na unutrašnje izgaranje.

Zagađenje otpadnih voda, inače veliki problem za ljudsko zdravlje, nije primarno posljedica energetskih transformacija. Naime, iako se koriste velike količine vode u energetskim transformacijama, ipak je daleko značajniji utjecaj industrijskih procesa i korištenja vode u kućanstvima. Voda, kao jedan od osnovnih preduvjeta za život, može se smatrati da s energijom, predstavlja resurs, koji je čovječanstvo počelo koristiti u količinama koje nadilaze mogućnosti, te da će to biti jedan od glavnih tehnoloških pitanja XXI stoljeća.

Zagađenja bukom, vizualna zagađenja, zagađenje svjetlom, svjedoci smo novih oblika polucije, ili ih samo više primjećujemo, zahvaljujući značajno povećanom ekonomskom prosperitetu, koji onda postavlja i sve veće zahtjeve na kvalitetu života, često su posljedica energetskih transformacija, te o njima treba voditi računa.

Međutim, iako je šteta učinjena visokim stupnjem korištenja energije velika, korist u obliku povećane kvalitete života, produljenog života, povećane individualne slobode, je značajna. Iako se nulto rješenje, dakle demontiranje ljudske civilizacije, kao što zagovaraju najekstremniji predstavnici ekološkog pokreta, može smatrati ideološki konzistentnim, gledano iz pseudoobjektivne pozicije "ljudi kao samo jedna vrsta", nije realno za očekivati da će se dogoditi. S druge strane, moguće je mnogo učiniti na smanjenju zagađenja, uz mali direktni trošak, u isti mah povećavajući kvalitetu života ljudi, te smanjujući opterećenje na resurse. Kod traženja optimalnog kursa, nije moguće unaprijed odrediti odnose pojedinih faktora, nego treba tražiti optimum specifičan za određenu situaciju, uzimajući u obzir ekonomske, ekološke i socijalne faktore.

Klimatske promjene

Efekt staklenika

Sunčevo zračenje djelomično prolazi kroz atmosferu, a djelomično se od nje reflektira. Dio reflektiranog zračenja se apsorbira u atmosferi u stakleničkim plinovima. Najvažniji staklenički plin je vodena para, ali ona je dio prirodnog ciklusa vode, te nije u značajnoj mjeri posljedica ljudske djelatnosti. Staklenički plinovi, koji u atmosferu ulaze kao posljedica ljudske djelatnosti (antropogeni staklenički plinovi) su CO₂, N_xO, CH₄, HFC, PFC i SF₆. Ugljični dioksid (CO₂), ili prema ispravnoj terminologiji, ugljik (IV) oksid, uglavnom nastaje izgaranjem fosilnih goriva. Didušični oksid (N₂O), ili dušik (I) oksid, također nastaje pri procesima izgaranja, ali je značajniji izvor u raznim industrijskim procesima, te naročito u poljoprivredi. Metan (CH₄) se ispušta u atmosferu prilikom rukovanja, proizvodnje, transmisije, prerade i distribucije fosilnim gorivima, ali i u poljoprivredi, enteričkom fermentacijom u domaćih životinja, te fermentacijom otpada. Preostala tri plina koriste se u industrijskim procesima, te iako se radi o malim količinama, imaju veliki utjecaj na efekt staklenika. Efekt staklenika je značajan mehanizam održanja temperature atmosfere, naime bez tih plinova temperatura bi bila 30^oC niža, te postojeći život ne bi bio moguć.

Slika 2. Što je to efekt staklenika? Dio reflektiranog zračenja se apsorbira u stakleničkim plinovima (CO₂, N₂O, CH₄, HFC, PFC, SF₆). Značajan mehanizam održanja temperature atmosfere (bez tih plinova temperatura bi bila 30^oC niža.

Promjena koncentracije CO₂ i temperature

Danas je već sa sigurnošću poznato da se koncentracija ugljičnog dioksida značajno povećala tijekom posljednjeg stoljeća, te je gotovo sigurno da je to posljedica ljudske aktivnosti. Najznačajnija ljudska aktivnost koja ima za posljedicu emisije ugljičnog dioksida je izgaranje fosilnih goriva.

Slika 3. Promjena povijesne koncentracije CO₂ mjerene u atmosferi (Mauna Loa) od 1958.-2022. te u vječnom ledu do 1958.

Što je s promjenama temperature? Usrednjena globalna temperatura raste (Slika 4.), ali se taj indeks računa na bazi podataka iz meteoroloških stanica s nepoznatom točnošću podataka, te često stanica smještenih u gradovima.

Slika 4. Global warming trend 1880.-2016. Izvor: https://www.ncdc.noaa.gov/sotc/global/201601

Da li postoji neka veza između promjene koncentracije ugljičnog dioksida i temperature? Slika 5. pokazuje usporedbu promjene koncentracije CO₂ i prosječne globalne temperature tijekom posljednjih 400000 godina. Koncentracija CO₂ dobivena je iz uzoraka antartičkog leda, mjerenjem koncentracije u zaostalim mjehurićima zraka. Temperatura je rekonstruirana na temelju podataka o glacijacijama, te ciklusima flore i faune na zemlji u proteklih 400000 godina. Usporedba krivulja temperature i koncentracije CO₂ vrlo uvjerljivo ukazuje na postojanje relacije, ali postavlja se pitanje koliko su ti podaci precizni.

Slika 5. Usporedba promjene koncentracije CO₂ i prosječne globalne temperature tijekom posljednjih 400 000 godina

Sigurno je da postoje i prirodni izvori promjene koncentracije CO₂ (među ostalim i vulkanske erupcije). Zemlja je dinamički a ne statički sistem, dakle oscilacije su normalna i prirodna pojava. Međutim, uspostavljen je znanstveni koncensus da postoji dovoljno jaka korelacija između koncentracije CO₂ i prosječne globalne temperature, te kako je povećanje koncentracije CO₂ svakako posljedica ljudske aktivnosti, onda je vjerojatno i sadašnje globalno zatopljenje antropogeno.

Modeliranje globalnog zatopljenja

Da bi se moglo s dovoljnom dozom sigurnosti utvrditi da neka teza stoji, potrebno je teoriju potvrditi eksperimentom. Modeli klimatskih promjena, bazirani na računalnoj mehanici fluida (CFD), koji se razvijaju u posljednje 3 dekade, pokušavaju pretpostavljene procese u atmosferi modelirati i usporediti s izmjerenim temperaturama. Prvi takvi modeli, koji su se pojavili sedamdesetih godina, uzimali su u obzir samo efekt staklenika.

Slika 6. Usporedba mjerenih vrijednosti prosječne globalne temperature te vrijednosti dobivenih modeliranjem s posebnim naglaskom na ljudske faktore i efekt staklenika. Izvor te prikaz ostalih utjecajnih faktora: http://www.bloomberg.com/graphics/2015-whats-warming-the-world/

Iz Slike 6. vidljivo je da se uzimanjem u obzir samo efekta staklenika dobivaju prevelike vrijednosti, ali ako se k tome uzmu u obzir i efekt sulfatnih aerosola, te fluktuacija sunčevog zračenja dobije se rezultat koji se odlično poklapa s mjerenim rezultatima, te uz pretpostavku da mjereni podaci dobro predstavljaju stvarno stanje, ukazuju da nam je veza poznata i da možemo računati utjecaj. Ako se takvi modeli primjene na model svjetske klime dobije se temperaturna distribucija kao na slici 7.

Slika 7. Raspored porasta temperature od danas pa do 2099. u tri scenarija.

Kretanje emisija CO₂

Recimo da se odluči stabilizirati koncentraciju CO₂ na 450 ppm, te time izbjeći jače globalno zatopljenje? Kako bi se trebale kretati emisije dano je na slici 8.

Slika 8. Prikaz potrebnih godišnjih emisija za stabilizaciju koncentracije CO₂ na određenom nivou

A koliko su te emisije sada, i koliko će biti ako se ništa ne učini? Slika 9. prikazuje povijesne vrijednosti emisija tijekom godina po regijama. Slika 10. prikazuje vrijednosti emisija prema business as usual scenariju, dakle scenariju u kojem nije predviđeno da dođe do odstupanja od postojećih i predvidljivih trendova. Prema navedenom scenariju do 2050. GHG emisije će dostići vrijednost od 685 ppm CO2 eqv.

Slika 9. (a) Godišnje emisije CO₂ po svjetskim regijama (1750.-2022.)


Slika 9. (b) Godišnje emisije CO₂ prema izvoru energije (1990.-2022.)


Slika 9. (c) Emisije CO₂ po glavi stanovnika (2019.)


Slika 9. (d) Kumulativne emisije CO₂ po svjetskim regijama (1750.-2019.)

Slika 10. Procjena kretanja emisija 2010. do 2050., business as usual scenarij, te scenariji uz povećanje temperature od 3 C, 2 C i 1.5 C

Posljedice globalnog zatopljenja

Posljedice globalnog zatopljenja mogu obuhvaćati:

• topljenje polarnih kapa i ledenjaka
• povišenje nivoa mora (slika 11.)
• dezertifikacija
• utjecaj na poljoprivredu (slika 12.)

Iako je većina negativno, utjecaj na poljoprivredu na Sjevernoj hemisferi bi mogao biti povoljan, pretvarajući Sibir i Kanadu u intenzivna poljoprivredna područja.

Slika 11. Promjena linije obale kao posljedica povišenja nivoa mora za 1 m na primjeru južne Floride

Slika 12. Promjene u cijeni pšenice uslijed globalnog zatopljenja

Posljedice globalnog zatopljenja na poljoprivredu

Povijesni prinosi

Slika 13. Ostvareni i očekivani prinosi (t/ha) u svijetu za rižu, kukuruz, pšenicu, soju, sjeme pamuka, kikiriki, šećernu trsku, proso

[1]

Slika 14. Ostvarena i očekivana svjetska potražnja (t) za žitaricama od 1964.do 2030. (izvor FAO podaci i projekcije)[2]

Slika 15. Predviđanja promjena poljoprivrednih prinosa-2080.

[3]

Povećanje temperature će, ovisno o geografskom položaju, dovesti do raznih promjena u poljoprivrednoj proizvodnji. Pad poljoprivredne proizvodnje očekuje se na tropskim područjima, a zbog smanjenja zemljišta pogodnih za poljoprivredu, posebno osjetljiva na nestašicu hrane su područja Afrike sklona suši. Istraživanja pokazuju da bi u ekstremnim godinama poljoprivredna proizvodnja pala za čak 50 posto (u odnosu na trenutnu). Ako će lokalna povećanja temperature biti ograničena na 1-3°C, neke bi regije, poput Sjeverne Europe i Sjeverne Amerike, mogle imati koristi od više padalina, dulje vegetacije, a manje mraza. Međutim, te iste regije mogu očekivati više poplava, što može smanjiti prinose.

Izvor:http://www.climatecommunication.org/affects/food-production/

Slika 16. Neki od utjecaja globalnog zatopljenja na poljoprivredu [4]

Utjecaj klime na druge poljoprivredne grane

Utjecaj globalnog zatopljenja na vinarstvo

Klima je jedan od ključnih čimbenika koji utječe na kvalitetu vina i prikladnost određenih vrsta grožđa na nekom području. Globalno zatopljenje će rezultirati povećanim brojem sunčanih dana, tako da će područja koja nisu bila pogodna za vinarstvo, postati pogodna. Povišenje temperature dovodi do ubrzanja zrenja, proizvodnje grožđa s izraženijim okusom, većeg postotka šećera i alkohola.

Slika 17.Promjene u područjima pogodnim za uzgoj vinove loze do 2050. zbog globalnog zatopljenja[5]

Istraživanja su pokazala da će mjesta na višim zemljopisnim širinama i višim visinama biti pogodnija za vinarstvo . No, neke od poznatih vinskih država, kao što je Francuska, mogu postati nepogodne za vinarstvo. Nestabilno vrijeme već je utjecalo na rast grožđa čineći berbu 2012. godine jednu od najslabijih ikad. Rani početak toplog vremena može uzrokovati prebrzo zrenje grožđa i trunjenje na trsu. Toplija područja morat će se prilagoditi višim temperaturama ranijom berbom ili proizvodnjom sorta grožđa koje bolje podnose više temperature (sorte iz kojih se dobiva crno vino). Izvor: http://e360.yale.edu/feature/what_global_warming_may_mean_for_worlds_wine_industry/2478/

Utjecaj globalnog zatopljenja na šumarstvo

Povećanje CO₂ povoljno utječe na brzinu rasta i proširenja šuma. Znanstveno je dokazano da šume u odnosu na početak 20. stoljeća ubrzano rastu, proširuju se i udomaćuju na područjima središnje Europe i polaku napreduju dalje prema sjeveru gdje ih do tada nije bilo. Zbog sve većih temperaturnih ekstrema, posebno u središnjoj i južnoj Europi, opasnost od šumskih požara bit će produljena s ljetnih na proljetne i jesenske mjesece. To je zabrinjavajući podatak jer je obnova požarišta dugotrajan proces ne samo zbog uništenog biljnog pokrova nego i značajne štete koju pretrpi tlo. Ljetne suše mogu uzrokovati velike štete na šumama koje su osjetljive na klimatske promjene.

Izvor: http://dubravkabartolec.files.wordpress.com/2012/12/utjecaj-klimatskih-promjena-na-poljoprivredu-i-sumarstvo-u-kontinentalnoj-hrvatskoj.pdf

Utjecaj globalnog zatopljenja na voćarstvo

Zbog rasta zimskih temperatura neke od voćaka više neće moći rasti na područjima na kojima su rasla. Problem je u tome što drveće na kojima rastu ti plodovi trebaju određen broj sati na niskim temperaturama(tzv. zimsku hladnoću) kako bi cvatnja i urod bili maksimalni.

Utjecaj globalnog zatopljenja na ribarstvo

Klimatske promjene će dovesti do promjene temperature mora. Promjena temperature mora će rezultirati promjenu tjelesnih temperatura vodenih vrsta koje se koriste za prehranu ljudi, što će utjecati na metabolizam, rast, reprodukciju i osjetljivost na bolesti vodenih vrsti.

Povišenje CO₂ utjeće na kiselost oceana. Kiselost oceana se povećava zbog upijanja CO₂ iz atmosfere. Procjenjuje se, da se oko 30-40% od ugljičnog dioksida izdanog u atmosferu od strane ljudi otapa u oceanima, rijekama i jezerima. Da bi se postogla kemijska ravnoteža dio CO₂ reagira s vodom pa se formira ugljična kiselina.

Slika 18.Procjenjena promjena pH vrijednosti morske vode, uzrokovana ugljičnim dioksidom stvorenim od strane ljudi između 1700. i 1900.

[6]

Povišenje kiselosti oceana otežava morskim organizmima kao što što su škampi, kamenice ili koralji proces kalcifikacije kojim se formiraju školjke. Proces kalcifikacije je također važan za zooplankton koji je baza morskog prehrambenog lanca. Stoga povišenje kiselosti oceana može dovesti do pukotina u „prehrambenom lancu“.

Izvor:http://www.un.org/apps/news/story.asp?NewsID=27330#.U_UoDsV_tUk

http://en.wikipedia.org/wiki/Fisheries_and_climate_change

Promjene u precipitaciji

Globalno zatopljenje ima izravan utjecaj na padaline. Povećanjem temperature dolazi do većeg isparavanja i sušenja tla, a time i povećanja intenziteta i trajanja suše. Također, povećanjem temperature zraka povećava se i količina vlage koju zrak može primiti do zasićenja ( povećanjem temperatura za 1 ° C zrak može primiti 7% više vlage). To dovodi do povećanja vodene pare u atmosferi, što rezultira rjeđim, ali intenzivnijim oborinama. Intenzivnije oborine povećavaju rizik od poplava. Povišenjem temperature više oborina se javlja kao kiša, umjesto snijega , a i led se topi ranije što dovodi do povećanja rizika od poplava u rano proljeće, ali i i povećanja rizika od suša ljeti.

Izvor: http://www.int-res.com/abstracts/cr/v47/n1-2/p123-138

Slika 19.Utjecaj globalnog zatopljenja na precipitaciju[7]

Prilagodbe i mjere za smanjenje utjecaja globalnog zatopljenja na poljoprivredu

Mjera prilagodbe smanjenja utjecaja globalnog zatopljenja na poljoprivredu je promjena datuma i načina sijanja. Također jedna od mjera koja bi dovela do smanjenja utjecaja globalnog zatopljenja na poljoprivredu je istraživanje i širenje kultura otpornih na poplavu, sušu i toplinu, uključujući očuvanje tradicionalnih biljnih sorti s tim karakteristikama. Zbog globalnog zatopljenja doći će do veće varijabilnosti oborina i površinskih voda, što treba biti uzeto u obzir pri izradi novih programa navodnjavanja i prilagodbi postojećih.

Utjecaj globalnog zatopljenja na poljoprivredu u Hrvatskoj

Postojeća klimatska varijabilnost je već značajno ugrozila prihode hrvatske poljoprivrede. U razdoblju od 2000. – 2007. godine ekstremni vremenski uvjeti su nanjeli prosječne gubitke od 1,3 milijarda kuna na godinu . To je oko 30 posto bruto dodane vrijednosti koju proizvodi sektor poljoprivrede. Manjak vode (suša) i povišene temperature dva su ključna problema u vezi vremenskih prilika i poljoprivredne proizvodnje u Hrvatskoj. Izražen je i problem toplinskih stresova uzrokovan čestim temperaturama zraka iznad 25 °C, praga iznad kojeg usjevi trpe toplinski stres. Zbog visokih temperatura i rizika od ljetne suše, naročito je ranjiva poljoprivreda na središnjem dijelu jadranske obale te otocima. Procjenjuje se da bi usljed globalnog zatopljenja štete po Hrvatsku, samo na kukuruzu (koji zauzima 32 % zasijane površine), mogle iznositi i do 116 milijuna kuna u 2050.godini, odnosno 305 milijuna kuna u 2100. godini . S druge pak strane, potencijalno zatopljenje omogućiti će duži vegetacijski period i uzgoj nekih novih kultura.

Izvor http://dubravkabartolec.files.wordpress.com/2012/12/utjecaj-klimatskih-promjena-na-poljoprivredu-i-sumarstvo-u-kontinentalnoj-hrvatskoj.pdf

Izvori emisije CO₂

Emisije CO₂, najvažnijeg plina koji utječe na efekt staklenika, uglavnom su posljedica energetskih transformacija, u kojima se izgaranjem goriva kemijska energije pretvara u toplinsku (koja se kasnije može koristiti direktno kao toplina ili za proizvodnju električne energije), ili u transportu, gdje se kemijska energija goriva pretvara u mehaničku energiju. Manji dio emisija dolazi iz industrijskih procesa, u kojima je ugljični dioksid nusprodukt, koji se gotovo redovno ispušta u atmosferu. Također, fosilna goriva sadrže manje količine ugljičnog dioksida, koji se prilikom vađenja iz zemlje, ispušta u atmosferu.

Što je s biomasom?

Izgaranje drva i biomase rezultira emisijama CO₂, međutim, u slučaju da je drvna masa ili biomasa općenito, zamijenjena novim rastom, može se reći da je ugljični dioksid koji je ispušten u atmosferu, iz nje i izvučen, te da je proces obnovljiv. Zato se emisije biomase ne obračunavaju na isti način kao i fosilna goriva, nego se bilanca radi na ukupnoj količini CO₂, koja je akumulirana u vegetaciji. U slučaju da korištenje biomase rezultira smanjenjem akumulirane količine CO₂, tada se ne može govoriti o obnovljivosti biomase.

Izgaranje fosilnih goriva

Fosilna goriva su također nastala od biomase, ali je brzina njihovog nastanka zanemarivo mala, te je vezana na specifične geološke uvjete, tako da se dakle mogu smatrati neobnovljiva, u okvirima ljudske povijesti.

- nafta i njeni derivati (mazut, lož ulje, teško ulje, lako ulje, diesel, benzin, itd.) - ugljen - plin

1 kg C -> 44/12 kg CO2
1 t nafte ili ugljena s c=0.8 -> 44/12*0.8= 2.93 t CO2

Tablica 1. Potrošnja fosilnih goriva u svijetu, Europi (EU-28) i Hrvatskoj 2020.

mtoe - million tons of oil equivalent	Svijet	EU-28	Hrvatska
nafta	4434	436	1.3
ugljen	777.9	188.9	0.7
plin	1815	281.9	1.6

Struktura potrošnje fosilnih goriva

Tablica 2. Glavni tipovi potrošnje fosilnih goriva

energetska pretvorba	privredna potrošnja	privatna potrošnja
električna energija	poljoprivreda, šumarstvo, ribolov	kućanstva
para i topla voda	industrija i rudarstvo	promet
	neenergetska potrošnja u industriji
	građevinarstvo
	usluge

Tablica 2. prikazuje sistematizaciju tipova potrošnje fosilnih goriva prema djelatnostima. Međutim, da bi se sagledale mogućnosti smanjenja emisije CO₂ bolje je razdijeliti potrošnju prema tehnološkom procesu. Kako je potrošnja fosilnih goriva u poljoprivredi, šumarstvu, ribolovu i građevinarstvu uglavnom posljedica korištenje mehanizacije, dakle motora s unutrašnjim izgaranjem, ima smisla te djelatnosti pripojiti prometu. Potrošnja fosilnih goriva u uslugama slična je potrošnji u kućanstvima (uglavnom grijanje).

Slika 20. Neposredna potrošnja energije u pojedinim sektorima 2012.-2050. Prijedlog energetske strategije

Slika 20. prikazuje neposrednu potrošnju energije u Hrvatskoj, pa prema tome i emisiji CO₂. Očito je da bi se u Hrvatskoj imalo smisla najviše djelovati na smanjenje emisije upravo u prometu, jer je tu najveći udio. Proizvodnja električne energije stvara manji dio emisije, iako joj se posvećuje najviše pažnje. To je stoga što za sada tehnologija ne omogućava veliki napredak u području smanjenja emisije CO₂ u prometu.

Smanjenje emisije CO₂ pri proizvodnji električne energije

Energetska politika mnogih zemalja vođena je ciljem smanjenja emisija ugljičnog dioksida u atmosferu. Proizvodnja električne energije i topline vodeći je pojedinačni sektor s najvećim emisijama GHG u EU-27 te je logično da se tu traže i najveća smanjenja emisija. Obnovljivi izvori energije mogu znatno pridonijeti smanjenju emisija CO₂, a najnovije studije pokazuju da je moguće i potpuno eliminirati emisije u proizvodnji električne energije. Tako da se elektroenergetski sustavi bez emisija CO₂ sve više postavljaju kao politički problem, a ne tehnički ili ekonomski.

Slika 21. Emisija GHG po pojedinim sektorima u EU-27 (1990.-2018.) (izvor EEA)

Slika 22. Emisija GHG u EU-27 1990-2050 (izvor EEA)

Slika 23. Emisija CO₂ iz termoenergetskih postrojenja u EU(izvor EEA)

Prije je spomenuta karakteristika hrvatskog elektroenergetskog sektora gdje se zadovoljava više od 65 posto potrošnje električne energije bez izravnih emisija stakleničkih plinova i drugih onečišćujućih tvari u zrak (hidroelektrane, NE Krško i uvoz). Sve to dovodi do malog udjela emisija iz termoelektrana HEP-a u ukupnim nacionalnim emisijama CO₂ ( ovisno o hidrologiji i uvozu od 14-24 %).

Tablica 3. Emisija CO₂ iz energetskih postrojenja HEP-a za 2019./2020. godinu

HEP proizvodnja	Emisija CO2 t/god 2020.	Emisija CO2 t/god 2019.	Indeks 2020./2019.
Ukupno termoelektrane i termoelektrane toplane	2552930	2570930	0.99
ukupno Bioenergane	73268	73772	0.95
Ukupno HEP proizvodnja	2625622	2647702	0.99

Nuklearna energija

Zemlje s velikim udjelom nuklearne energije u proizvodnji struje (Francuska preko 70%, Slovačka, Ukrajina preko 50%, Mađarska, Belgija preko 40%, Bugarska, Slovenija, Češka, Finska, Švedska preko 30%, Armenija, Južna Koreja, Švicarska, Španjolska preko 20%) će teže smanjiti emisiju ako se odluče za odustajanje od nuklearne opcije. Primjer Njemačke koja je odlučila zatvoriti nuklearne elektrane:

U potrazi za opcijama rješavanja problema globalnog zatopljenja (koje bi Hrvatsku ako ratificira Kyoto protokol mogao koštati godišnje oko 100 milijuna eura), skupih fosilnih goriva, pojave novih sigurnijih nuklearnih tehnologija, izostanak nesreća poslije Černobila te značajne vremenske distance u odnosu na nesreće, nuklearna energija se vraća u područje javnih rasprava kao moguće ekološki prihvatljivo rješenje. Ponovno uzimanje u obzir nuklearne energije u razvijenim zemljama i zemljama u tranziciji je ponovno postalo pravilo, a donesene su i neke odluke o gradnji. Pred katastrofalnim mogućim posljedicama globalnog zatopljenja, zeleni se ponekad opredjeljuju za nuklearnu energiju. Simptomatična je izjava 2004. godine osnivača Greenpeace-a, Jamesa Lovelocka: “Only nuclear power can halt global warming.”

Do nedavno se očekivala renesansa nuklearne energije, no očekivanja su naglo promijenjena nakon potresa, tsunamija i nesreće u Fukushimi, u ožujku 2011. Nakon toga je uslijedila odluka njemačke Vlade da ugasi sve reaktore do 2022., a što će znatno utjecati i na mjere za smanjenja emisija CO₂ jer će se morati uložit dodatni napori za zamjenu nuklearne energije. Značajne posljedice na javno mijenje o nuklearnoj energiji u Europi će ostaviti i eksplozija te požara u nuklearnoj elektrani Marcoule u južnom dijelu Francuske 12.9.2011.

No pored ekološko-političkih faktora do kojih dovode nesreće u nuklearnim elektranama, osnovno pitanje i prije Fukushime je bilo zašto se gradi toliko malo nuklearnih elektrana na slobodnom tržištu? U vrijeme kada je politički faktor bio manje značajan, glavni razlog za ne investiranje u nuklearne elektrane su bile vrlo nepovoljne financije. Investiranje u nuklearne elektrane si može priuštiti Kina te neke bogatije zemlje (Saudijska Arabija, Južna Koreja) te se u njima i grade ovi objekti. Prema dosadašnjim nesrećama, žrtvama i posljedicama moglo bi se reći da su nuklearne elektrane sigurna tehnologija, te je samo pitanje, da li se treba subvencionirati njihova izgradnja, a kako bi se ostvarili drugi benefiti, kao što su smanjenje emisije CO₂ sigurnost dobave električne energije i dr.

Današnja gradnja nuklearnih elektrana s cijenom od 2000 EUR/kW (što je na donjoj granici), uz 4 godine za gradnju, 90% load factor, 12% kamata i 12 godina otplate (investitori će vjerojatno tražiti povrat ulaganja nakon 12 godine projekta ako ne i prije) proizvodila bi električnu energiju po 40 EUR/MWh (bazirano samo na investiciji). Ugrubo se mogu procijeniti troškovi pogona i održavanja na 10 EUR/MWh za O&M i 10 EUR/MWh za gorivo što bi dovelo do cijene od 60 EUR/MWh. No kod gradnje prve elektrane, treba dodati i cijenu uspostave sustava koja može biti kao još jedna elektrana. Isto tako na tu cijenu trebali bi se dodati i troškovi dekomisije i skladištenje otpada koje netko treba platiti? Većina nuklearki u svijetu se gradi 10-20 godina, što značajno poskupljuje gradnju. Za više informacija treba pogledati [8].

Tablica 4. Prednosti i nedostaci nuklearne energije

prednosti	nedostaci
emisija CO2 je zanemariva	politički neprihvatljiva u velikom broju zemalja
	visoki kapitalni troškovi - značajno skuplja od fosilnih goriva i obnovljivih izvora
	razvoj projekta nuklearnih elektrana traje do 25 godina u tržišnim, demokratskim zemljama
	Nije kompatibilna s varijabilnim obnovljivima
	Hrvatska - premali energetski sistem 1 centrala = 1/4 sistema

Link:

International Atomic Energy Agency - IAEA

Kombinirani ciklus

Kombinacijom plinske i parne turbine moguće je povećati efikasnost s cca. 30-35% uobičajenog Rankineovog procesa na 50-65%.

Tablica 5. Prednosti i nedostaci kombiniranog ciklusa

prednosti	nedostaci
udvostručenjem efikasnosti pri proizvodnji električne energije moguće je raspoloviti emisiju CO2	smanjuje emisije samo u usporedbi s ugljenom - tranzicijska tehnologija do 2030, ali zbog rata s Rusijom, poskupljenja plina, tranzicija je završila ranije
fleksibilan rad	visoka cijena plina
	problem sigurnosti dobave

Kogeneracija

Ideja kogeneracije je da se otpadna toplinska energija iskoristi, recimo za grijanje tople vode i pare (daljinska toplina), koja će se koristiti ili u industriji ili u sistemima područnog (centralnog) grijanja. Time se iskoristivost povećava s cca. 30-35% uobičajenog Rankineovog procesa na 60-70%. Još je bolje ako se koristi otpadna toplina iz kombiniranog ciklusa, ili otpadna toplina iz industrije. Prema slici 22. vidi se da je potrošnja fosilnih goriva na proizvodnju električne i toplinske energije slična, pa bi se teoretski moglo značajno smanjiti emisiju CO₂. Međutim, kako je mjesto proizvodnje daljinske topline po definiciji različito od mjesta proizvodnje električne energije, samo se dio električne i toplinske energije može zadovoljiti kogeneracijom.

Tablica 6. Prednosti i nedostaci kogeneracije

prednosti	nedostaci
korištenjem istog goriva za proizvodnju električne i toplinske energije moguće je raspoloviti emisiju CO2	proizvodnja toplinske energije mora biti na mjestu (ili blizu) potrošnje
	proizvodnja električne energije mora biti blizu mjesta hlađenja (rijeke, more)
	potrebna gradnja vrelovoda
	problem kondenzata

linkovi:

Heat Roadmap Europe Euroheat & Power Cogen Europe

Obnovljivi izvori

Obnovljivi izvori su oni koji se ne troše našim korištenjem jer mi samo koristimo razliku u potencijalu:

• hidroenergija
• biomasa i otpad
• sunčeva energija
• energija vjetra
• geotermalna energija
• energija valova
• energija plime i oseke
• energija morskih struja

Treba razlikovati korištenje tih energija za proizvodnju električne i toplinske energije. Za sada samo hidroenergija (tab. 6.) ima značajan udio (naročito u Hrvatskoj) u proizvodnji električne energije, iako se posljednjih godina probija energija vjetra koja se približava komercijalizaciji. EU je još 1997. imala cilj instalirati 40.000 MW vjetroelektrana do 2010. u zemljama EU-15, u tim zemljama nekoliko godina ranije prije roka, već krajem 2005. bilo je instalirano 40.301 MW vjetoelektrana. Izvrsni rezultati su potakli industriju da poveća ciljeve na 75.000 MW instaliranih vjetroelektrana u 2010. godini što je isto tako ispunjeno. Ipak, unatoč rezultatima koje ostvaruje energija vjetra (20% u proizvodnji električne energije iz obnovljivih izvora) može se s velikom vjerojatnošću reći da obnovljivi izvori neće značajnije sudjelovati u zadovoljenju Kyoto protokola, bilo zbog cijene ili zbog ograničenih ekonomski iskoristljivih resursa te polotičkih barijera koje se postavljaju od strane drugih energetskih lobija.

Tablica 7. Prednosti i nedostaci hidroenergije

prednosti	nedostaci
zanemariva emisija CO2	jefitini potencijali već iskorišteni
	velike HE čine velike ekološke štete (npr. dizanje nivoa vode - Međimurje)
	male HE su teško isplative
	poplavljivanje korisnog (naseljenog ili obrađenog) zemljišta

Iako izgaranje biomase i otpada stvara emisiju CO₂, smatra se da bi ta ista biomasa svojim prirodnim procesom truljenja emitirala istu količinu CO₂ pa prema tome ulazi u energente koji smanjuju emisiju. Čak i uzgajanje biomase ima isti učinak jer će vegetacija povući gotovo sav potreban ugljik iz atmosfere. Djelomično sličan mehanizam se može uzeti i za otpad nepetrokemijskog porijekla.

Tablica 8. Prednosti i nedostaci izgaranja biomase

prednosti	nedostaci
"zanemariva" emisija CO2 ukoliko se šume obnavljaju	slaba energetska moć
	teška kontrola nad ostalim emisijama
	potrebna velika površina
	skup transport - samo na lokalitetu gdje je biomasa nusproizvod nekog drugog procesa

Tablica 9. Prednosti i nedostaci vjetroenergije

prednosti	nedostaci
zanemariva emisija CO2	varijabilni rad, samo kada ima vjetra
potencijali gotovo svugdje
vrlo jeftina

Tablica 10. Prednosti i nedostaci solarne energije

prednosti	nedostaci
zanemariva emisija CO2	varijabilni rad, samo kada ima Sunca
najveći potencijal od svih primarnih energenata, dostupan gotovo svugdje
skalabilna, od krova pa do velikih elektrana
vlastita proizvodnja jeftinija od električne energije iz mreže na niskom naponu
veliko lokalno zapošljavanje
vrlo jeftina

Smanjenje emisije CO₂ racionalnim korištenjem energije

Jedno od najlogičnijih i najisplativijih rješenja koja se nameću u borbi protiv globalnog zagrijavanja, odnosno povećane emisije CO₂, jest racionalno korištenje energije. Od najjednostavnijih energetskih korekcija, odnosno navika u kućanstvima do složenih konstrukcijskih zahvata u industrijskim postrojenjima racionalno korištenje energije predstavlja i značajnu ekonomsku komponentu koju isto tako treba istaknuti.

Kao nastavak diskusije može poslužiti nekoliko primjera neučinkovitog i neracionalnog korištenja energije u dva vrlo energetski intenzivna sektora, zgradarstvu i industriji.

Industrija

Zbog svoje kompleksnosti sektor industrije predstavlja pravi izazov u području energetske učinkovitosti. Ovdje možemo vidjeti izrazitu ekonomsku notu racionalnog korištenja energije obzirom da smanjenje troškova energije ima za posljedicu i smanjenje proizvodne cijene krajnjeg proizvoda, što u tržišnoj utakmici može biti presudno. Možemo prodiskutirati neke od primjera neracionalnog korištenja energije u sektoru industrije[9]:

• bacanje kondenzata u kanalizaciju
• puštanje otpadne topline na jednom mjestu, kada se topla voda i para proizvode na drugom
• korištenje zastarjele tehnologije
• proizvodi s greškom (škart)
• učestali prekidi proizvodnje
• loša optimizacija procesa

Zgradarstvo

Obzirom na dugi niz godina donedavno bez kvalitetne energetske regulative u području zgradarstva te sustavnog nepridržavanja energetske regulative u periodu od kada ona postoji, sektor zgradarstva predstavlja izuzetni potencijal za uštedu energije. Bilo kroz napredna rješenja vezana za vanjsku ovojnicu, toplinske sustave ili pak energetski učinkovitu opremu i aparate. Spomenimo neke od primjera neracionalnog korištenja energije u zgradarstvu[10]:

• gradnja bez potpune izolacije vanjske ovojnice
• korištenje nezadovoljavajućih materijala
• loša optimizacija sustava grijanja i hlađenja
• energetski neučinkovita oprema i aparati
• korištenje energije kada za time nema potrebe

Metode dekarbonizacije zgradarstva:

• gradnja zgrada sa skoro nultom potrošnjom
• retrofit postojećih zgrada na standard skoro nulte potrošnje
• opremanje zgrada obnovljivim izvorima
• zabrana korištenja fosilnih goriva, uključivo plina, za grijanje, potrošnu toplu vodu i kuhanje
• obavezno priključenje na centralizirane toplinske sustave u naseljima
• korištenje dizalica topline izvan gusto naseljenih dijelova zemlje

Tablica 12. Usporedba potrošnje energije i emisije CO₂, te ekonomske efikasnosti korištenja energije i intenziteta emisija CO₂,

[11] - kg of oil equivalent	Svijet	Bogate zemlje (OECD)	Zemlje u tranziciji	Hrvatska
[12] kgoe/capita (2021. godina)	1806	4130	1956	2110
[13] tCO2/capita (2021. godina)	4.2	8.5	4.6	4.1
[14] GDP$/kgoe (2021. godina)	6.78	10.20	3.64	6.04
[15] kgCO2/GDP$ (2019.godina)	0.38	0.20	0.64	0.32

Prema tablici 12. može se zaključiti da je potrošnja energije i emisija CO₂ po glavi stanovnika (capita) i Hrvatskoj i ostalim zemljama tranzicije značajno niža od bogatih zemalja, međutim da je efikasnost iste s obzirom na iznos bruto domaćeg proizvoda lošija.

Zemlje u tranziciji trebaju skoro 2,5 puta više energije za isti proizvod, a za taj isti proizvod emitiraju skoro 3 puta više CO₂ u atmosferu. Hrvatska je nešto bolja od prosjeka zemalja u tranziciji, ali je lošija od razvijenih zemalja.

S druge strane, postoji i protuargument, koji ukazuje na prirodni mehanizam koji dovodi do takve neefikasnosti. Naime, proizvodnju na srednjem nivou razvoja (sekundarni sektor) energetski je intenzivna, dok se ekonomska djelatnost na višem nivou razvoja (tercijarni sektor) odlikuje niskom energetskom intenzivnošću. Povijesni trend energetskog intenziteta možete vidjeti na slici 24., dok je na slici 25. prikazan energetski intenzitet za nekolicinu zemalja (1995.-2019. godina)[16].

Slika 24. Povijesni trend energetskog intenziteta (ResearchGate)

Slika 25. Prikaz energetskog intenziteta pojedinih država (1995.-2019.) (izvor Enerdata)

Obrnuti pogled bi bio putem „Ekonomske energetske učinkovitosti“ ili ekonomske stope povrata od potrošene energije. Ova vrijednost bi nam pokazala koliko jedinica BDP-a je „proizvedeno“ po jedinici energije. Detaljnije objašnjenje potražite na [17]. Na slici 26 prikazan je omjer BDP-a po glavi stanovnika te „Ekonomske energetske učinkovitosti".

Slika 26. Omjer BDP-a po glavi stanovnika te „Ekonomske energetske učinkovitosti"[18]

Smanjenje emisije CO₂ u transportu

Trendovi i nove tehnologije u smanjenju CO₂ u transportu

Promet je vrlo značajan izvor emisije CO₂. Međutim velike promjene se ne mogu postići više povećanjem efikasnosti postojeće tehnologije, jer je na tom području već mnogo učinjeno u zadnjih 30 godina od naftne krize. Tijekom devedesetih automobilska je industrija pod pritiskom kalifornijskih zakona ulagala u električne automobile, međutim tada nije postala komercijalna, jer nisu razvijene baterije koji bi zadovoljavali potrebe tržišta za pokretnošću (price & range parity - izravno uspoređivanje sa IC motorima od strane kupaca). Ali zahvaljujući Tesli, elektrifikacija transporta je počela 2011.

Slika 27. Svjetska potrošnja nafte i zemnog plina po sektorima u 2008. godini (izvor: BP, 2009)

Slika 28. Povećanje efikasnosti motora s unutrašnjim izgaranjem uvođenjem varijabilnog kompresijskog omjera (izvor: MCE-5 VCRi, 2010)

Slika 29. Povećanje prodaje električnih vozila u svijetu

Slika 30. Tesla S na parkiralistu FSB-a

S razvojem baterija hibridna vozila i električna vozila postaju najvažnija opcija za dekarbonizaciju transporta. Dok čisti hibridi tipično štede do 15% goriva, emisije električnih vozila ovise o emisijama u proizvodnji električne energije. Tako npr. Tesla S model ima emisiju od pola (cca 60 gCO2/km) od novih benzinskih vozila (120 gCO2/km), te trećina od postojećeg voznog parka. U 2022 u svijetu je 4% tržišta automobila bilo električno.

Slika 31. Gustoća pohranjene energije po jedinici mase (težina) i volumena (zauzeće prostora) za različite tipove baterija za potrebe električnih vozila(izvor: www.iae.org, 2007)

Kad je cijena nafte iznad 50 USD/bbl, zamjenska biogoriva, etanol i biodizel postaju isplatljiva (slika 32.), te njihova potrošnja rapidno raste. Etanol se tehnički može dodavati u benzinska goriva do 22% te u dizelska goriva do 15% bez potrebe preinake vozila. U posljednjih desetak godina sve je veći udio u proizvodnji tzv. automobila na fleksibilan goriva (flexi-fuel vehicle - FFV), koje mogu koristiti E85 (gorivo s 85% etanola i 15% benzina). Do 10% etanola u gorivu služi kao zamjena za inače neophodni aditiv MTBE. Može se prema literaturi procijeniti da je proizvodnja etanola iz kukuruza isplatljiva naveliko u slučaju cijene nafte veće od 50 USD po barelu (što se može očekivati prema situaciji na tržištu te srednjeročnim interesima glavnih učesnika tijekom dovoljno dugog perioda). Hrvatska je u prodaju stavila E5. Biodizel se tehnički može dodavati u dizelska goriva do 7% bez potrebe preinake vozila, dok je za korištenje B70 ili B100 (70% i 100% biodizela) potrebno imati posebna vozila. Može se procijeniti da je pri očekivanoj cijeni nafte dodavanje biodizela isplatljivo.

Datoteka:Slika 32a.png

Slika 32. Svjetska proizvodnja biogoriva u 2020. godini (izvor: https://www.statista.com/statistics/274168/biofuel-production-in-leading-countries-in-oil-equivalent/)

Krajem se devedesetih ubrzao razvoj automobila pogonjenih vodikom, i to s motorima s unutrašnjim izgaranjem i gorivim ćelijama (FC, slika 33.). Motori s unutrašnjim izgaranjem na vodik su predmet mnogih kritika kao najmanje efikasan i vjerojatno najskuplji način za smanjenje stakleničkih plinova. Svakako nije ohrabrujuća niti izjava Predsjedavajućeg i CEO General Motors-a :""The car is still too expensive and probably won't be practical until the 2020-plus period, I don't know." (lipanj 2011) Gorive ćelije su još uvijek tehnologija u razvoju, čija je cijena još uvijek dva reda veličine iznad nivoa potrebnog za komercijalizaciju (cca. 50 €/kW i 10000 sati rada).

Slika 33. DaimlerChrysler Commander 2, automobil
pogonjen gorivim ćelijama

Obje tehnologije ovise o razvoju spremnika za vodik (tekući vodik na -250^oC, komprimirani vodik na 750 bar ili metalni hidrid), ili reformiranja (izdvajanja vodika iz ugljikovodika) nekog od ugljikovodika - najčešće etanola, ali može i metana, benzina, Diesela. Reformiranje se razvilo kao tehnologija da bi se izbjeglo rukovanje vodikom. Naime, stanice za točenje vodika moraju biti bez ljudi (slika 34.), u potpunosti automatizirane, što znači da je potrebno izgraditi potpuno novi sistem stanica, odvojen od postojećih. Punjenje nekog od ugljikovodika je već uhodana tehnologija, te može koristiti postojeću infrastrukturu.

Slika 34. BMW automatska stanica za komprimiranje
vodika (cca. 3 min)

Push-pull metode

Push-pull metode su jedan od načina kako utjecati na individualne odluke u putničkom i teretnom prijevozu. Push metode financijskim (porezi, cestarine...) i tehničkim (zabrana prometa) instrumentima nastoji racionalizirati transportni sustav. Pull metode nastoje sudionicima u prometu ukazati na prednosti alternativnih načina transporta koji vode smanjenju CO2 (commuting, javni prijevoz) +

Slika 35. Push metode u smanjenju CO2 u transportu

Slika 36. Pull metode u smanjenju CO2 u transportu

CO₂ emisije i porezi

Neke od zemalja Europske unije su uvele oporezivanje vozila temeljem njihove proizvodnje CO2 (u g/km), slika 37.

Slika 37. Oporezivanje vozila bazirano na emisijama CO2 (izvor: Frost & Sulivan)

Dok Euro norme (trenutno na snazi Euro 5) propisuju emisije dušikovih oksida (NOx), neizgorenog ugljikovodika (THC), nemetanovih ugljikovodika (NTHC), ugljičnog monoksida (CO) i čestica (PM), smanjenje emisije ugljičnog dioksida (CO2) je propisana tek dobrovoljnim ugovorom između Europske asocijacije proizvođača automobila (ACEA) i Europske komisije (slika 38.). Inače, u smanjenju emisija prednjači Fiat Group koja već u 2010. godini ima 123.1 gCO2/km.

Slika 38. Udio novih automobila s obzirom na deklariranu emisiju CO2 (izvor: ACEA, 2009)

Road pricing & Congestion pricing

Road pricing: razbija iluzije javnih cesta. Primjeri: Singapore, Oslo, Riga, London, Shanghai... itd.

Slika 39. Road pricing Singapore, ulazak u zonu naplate (elektronsko očitavanje tablica)

Slika 40. Road pricing London, ulazak u zonu naplate

Pariški sporazum

Pariški sporazum iz 2015 je nastavak procesa odpočetog UN okvirnom konvencijom o klimatskim promjenama (UNFCCC) iz 1992, čiji je uvodni implementacijski protokol bio onaj iz Kyota 1997.

The aim of the convention is described in Article 2, "enhancing the implementation" of the UNFCCC through: "(a) Holding the increase in the global average temperature to well below 2 °C above pre-industrial levels and to pursue efforts to limit the temperature increase to 1.5 °C above pre-industrial levels, recognizing that this would significantly reduce the risks and impacts of climate change; (b) Increasing the ability to adapt to the adverse impacts of climate change and foster climate resilience and low greenhouse gas emissions development, in a manner that does not threaten food production; (c) Making finance flows consistent with a pathway towards low greenhouse gas emissions and climate-resilient development."

Zemlje će se truditi postići "global peaking of greenhouse gas emissions as soon as possible". Prema IPCC izvještaju o scenarijima za 1.5 °C, potrebno je smanjiti emisije CO2 za 45% do 2030, i za 100% do 2050.

Pariški sporazum je prvi svjetski klimatski dogovor koji obuhvaća sve zemlje, a ne samo bogate. Ratificiralo ga je 190 zemalja, a potpisalo još 6: https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_parties_to_the_Paris_Agreement

Kyoto protokol

The Protocol sets legally binding targets for cutting the emissions of six greenhouse gases—mostly pollutants caused by burning coal, oil and other hydrocarbon fuels—by an aggregate 5.2% from 1990 levels during the years 2008 to 2012. (članak iz The Economist)

United Nations Framework Convention on Climate Change
Konvencija i Kyoto Protocol
Konvencija tekst
Potpisnici

Kyoto Protokol tekst

Kyoto Protokol je stupio na snagu 16. veljače 2005. Ratificiran od 192 zemlje.

Potpisnici Protokola su se obavezale pratiti emisije stakleničkih plinova. Zemlje potpisnice Aneksa B Protokola su se obavezale smanjiti emisije u odnosu na baznu godinu, tijekom prvog budžetskog perioda 2008-12.

One zemlje koje to ne uspiju mogu nadokupiti dozvole za emitiranje više emisija od onih zemalja koje su smanjile više nego što su trebale (Emission Trading), ili mogu uložiti u projekte smanjenja emisija u drugim zemljama Aneksa B (Joint Implementation) ili zemljama koji nisu dio Aneksa (Clean Development Mechanism).

Kyoto Protokol produljen je amandmanom iz Dohe do 2020.

Slika 41. Očekivani trend emisije CO₂ u Hrvatskoj Bijela knjiga

Danas jedan od najvećih ekoloških problema predstavlja zagrijavanje našeg planeta uslijed emisija stakleničkih plinova. Zbog toga je međunarodna zajednica potpisala dva ključna sporazuma s ciljem stabilizacije emisije stakleničkih plinova u atmosferi:

• 1992. Okvirna konvencija o promjeni klime (UNFCCC) kako bi se ograničila globalna koncentracija plinova uzročnika globalnog zatopljenja;
• 1997 Kyotski Protokol s ciljem postavljanja obaveze smanjenja emisija stakleničkih plinova.

Republika Hrvatka je ratificirala Kyotski protokol 2007. godine te time preuzela obveze smanjenja emisije stakleničkih plinnova 2008-2012 godine na 95% od količine emisije u baznoj, 1990. godini. Republika Hrvatska također se obvezala i za sudjelovanje u EU –ETS shemi -Europskom sustav trgovanja emisijama.

Kyoto protokol je uveo tri fleksibilna mehanizma i na taj način omogućio je da se smanjenje emisija provodi tamo gdje je to najjeftinije.:

• Trgovanje emisijama – omogućavanje trgovine emisije između zemalja odnosno zemlja koja ima viškova prava stečenih temeljem smanjenja vlastitih emisija može prodati svoje AAU eng. assigned amount per unit;
• Mehanizam čistog razvoja – omogućavanje primjenu projekata za smanjenje emisija u zemljama u razvoju tj. oni koji ulažu u takve projekte oni ostvaruju prava u obliku CERa (Certificiranih smanjenja emisija engl. Certified Emission Reductions);
• Zajednička implementacija – omogućavanje industrijski razvijenim zemljama da surađuju na postizanju ciljanog smanjenja emisija (smanjenjem emisija prebacuju se emisije iz zemlje gdje se ulaže u zemlju koja ulaže).

EU ETS - Europski sustav trgovanja emisijama eng. European Emission Trading

Europska shema trgovanja emisijama stakleničkih plinova predstavlja najznačajniju mjeru kojom EU nastoji izvršiti obaveze smanjenja emisija stakleničkih plinova. 2003. godine Europska komisija je objavila smjernice o tržištu emisija poznate kao sustav trgovanjem emisija. 2005. godine pokrenuta je shema trgovanjem emisijama u kojem sudjeluje preko 12 000 postrojenja uključujući elektrane, rafinerije, cementare, vapnare, ciglane, željezare, čeličane, papirne industrije i sva postrojenja veća od 20 MW toplinske snage.U EU ETS shemi svako postrojenje dobije emisijsku kvotu te se omogućuje da se trguje emisijskim pravima među postrojenjima. Trgovanje emisija znači trgovanje emisijskim pravima pri čemu je jedno pravo na emisiju ekvivalentno dozvoli za emitiranje jedne tone ekvivalentnog CO2. Transakcije na EU ETS tržištu se vrše na burzama.

Europski sustav trgovanjem emisijama je podijeljen u četiri faze odnosno tri razdoblja: ETS1, ETS2, ETS3 i ETS4. Prva faza trgovanja je predstavljala probno razdoblje i trajala je od 2005. do 2007. godine gdje su sve države članice EU samostalno izradile vlastiti NAP i izvršena je besplatna dodjela emisija prema povijesnim emisijama, prema NAP-u. Druga faza se odvija u razdoblju Kyoto Protokola od 2008. do 2012. godine, gdje je podjela emisija većinom prema povijesnim emisijama, prema NAP i EK, te djelomiočno aukcija emisija. Treća faza u razdoblju Doha amandmana na Kyoto Protokol od 2013. do 2020. godine proizvodnja električne eneregija mora kupovati emisija, dok industrija samo djelomično dobiva besplatne emisijske jedinice prema sektorskim benchmarku. U 2013. godini je besplatno podijeljena količina emisijskih jedinica u iznosu od 80% od sektorskog benchmarka. Svake sljedeće godine količina emisijskih jedinica koja će se dodjeljivati besplatno smanjuje se za jednake iznose tako da u 2020. godini iznosi 30 % od količine utvrđene u skladu s tim pravilima. Industrija za koju postoji opasnost da će se iseliti iz EU dobiva 100% emisija u odnosu na sektorski benchmark. Trenutno je na snazi četvrta faza, 2020-2030, koja koindicira s pariškim sporazumom, u kojem su dodani novi sektori, i smanjen broj sektora koji dobivaju besplatne emisije.

Cijena EU ETS EEA (European Emission Allowances) na sekundarnom tržištu

Pariški sporazum i Kyoto protokol - linkovi :
Paris Agreement
The Kyoto Protocol on Climate Change
Beginner's Guide to the UNFCCC Convention on Climate Change
Doha Amendment
RECORD BREAKING TEMPERATURES SEEN AS POSSIBLE EVIDENCE OF FASTER RATE OF GLOBAL WARMING

The Economist o promjeni klime i Kyoto protokolu:

Hot air from Kyoto

Big business and global warming

A fund for carbon traders

Where to sink carbon

Zaključak

• Emisije u energetici i prometu, značajni su izvor lokalnih i globalnih emisija
• Emisije uzrokuju zdravstvene probleme, kisele kiše i globalno zatopljenje
• Pariški sporazum, kao nastavak na Kyoto protokol protiv globalnog zatopljenja - dogovorni kraj fosilnih goriva
• Racionalno korištenje energije u industriji, prometu i kućanstvima može značajno smanjiti emisije, ali ljudi se nisu spremni odreći životnog standarda, tako da treba tražiti tehnička rješenje - elektrifikacija i digitalizacija se čini najvjerojatnije rješenje
• Obnovljivi izvoru su jeftina zamjena za fosilna goriva, ali njihova integracija traži velike promjene u energetskim sustavima
• Nuklearna energija je moguća, iako politički neprihvatljiva u mnogim zemljama, te skuplja od energije dobivene iz obnovljivih izvora
• Za Hrvatsku je optimalno rješenje uz racionalno korištenje energije (gdje su neiskorištene mogućnosti velike), što obuhvaća centralizirane toplinske sustave, elektrifikaciju grijanja i prometa, te potpuni prijelaz na obnovljive izvore energije (http://het.hr/smjernice-za-hrvatsku-energetsku-tranziciju/).