Život na Zemi a ve vesmíru
Přihlásit se
Život na Zemi a ve vesmíru (14/21) · 13:41

Kolik energie je třeba na zorání 1 hektaru půdy Energetická náročnost různých způsobů orby.

Navazuje na Geologickou historie Země.
V minulém videu jsme si ukázali, jak se lidé postupně zlepšovali v získávání většího množství energie z určité jednotky půdy. Zmínil jsme minule také se o tom, že tato čísla jsem si trochu upravil, abych vám to udělal trochu přehlednější pro pochopení. Nechci, abyste si teď mysleli, že z každého kilometru čtverečního dnes dokážeme uživit přesně 1 000 lidí. Z velké míry to závisí na povaze naší půdy, na tom, kolik naší půdy skutečně obhospodařujeme, jaké pěstujeme plodiny a tak dále, jaký je životní styl našich lidí, kolik potřebují kilokalorií... Smyslem minulého videa bylo, abyste si uvědomili, že existují nějaké horní limity pro to, kolik úrody můžeme skutečně z půdy získat. V tomto videu se zaměříme na něco jiného. Minule jsme o podobných věcem mluvili tady u tohoto grafu, jak se výnosy z půdy postupně zvyšovaly, ale teď bych se chtěl zaměřit na různé technologie, které lidé používají, aby získávání kilokalorií z půdy nebylo tolik namáhavé a pracné. Je samozřejmé, že naše plodiny nerostou jen tak samy od sebe, jako rostou ostatní rostliny v divočině. Když provozujete zemědělství, musíte do půdy vkládat nějakou energii, musíte vaší půdu obdělávat. Vytvořil jsem proto tuto tabulku, ve které používám údaje z této knížky, která se jmenuje Energie a společnost a s těmito čísly bych se rád zamyslel nad rozličným způsoby, jak je možné zpracovávat půdu. Nechci se zaobírat celým procesem, veškerou energií, kterou je nutno vynaložit při pěstování konkrétní plodiny, ale hodlám se zaměřit na 1 krok v pěstebním procesu a tím krokem je orba. Pokud jste, stejně jako já, nikdy nepracovali na farmě, což bych si někdy rád vyzkoušel, abych opravdu viděl, jak se co pěstuje, tak při orbě se půda jakoby převrací, aby se živiny ze spodních vrstev dostaly na povrch, přičemž se do půdy zapracovávají zbytky předchozí sklizně spolu s plevelem, který se tak zničí, a zároveň se přitom půda provzdušňuje a v podstatě se tak připravuje na další pěstební cyklus. Je to velmi stará technika, kterou lidé provozovali už ve starověku. V tomto videu se tedy hodlám zamyslet nad různými způsoby orby a nad jejich energetickou náročností. O energii budeme uvažovat na 2 úrovních, kolik energie vydá při práci člověk a kolik energie vydají jiné věci, jako zvířata a stroje. Je to jen takový příklad. Když mluvíme o lidské práci, myslíme tím situaci, kdy někdo ručně orá na poli. Přesně to dělá tato žena, má takový speciální vozík, který tlačí před sebou, a tak převrací půdu. V případě využití volů většinu práce vykonává právě tento dobytek. Jsou to oni, kdo za sebou táhne pluh a tak obrací půdu, tento muž za nimi je jen vede a dohlíží na ně. I přesto, ale při tom vykonává velmi namáhavou práci. Pokud k orbě využijeme traktor, vypadá to nějak takto. Traktor zastane většinu nutné práce při orbě, táhne za sebou pluh, a tak převrací půdu. Všechna čísla do mé tabulky jsem převzal z této knížky, některá jsem převzal tak, jak byla, ale jiná jsem si po úvaze trochu poupravil, protože jsem si vždy nebyl jistý, že odpovídají skutečnosti. Čísla o lidské práci jsem nijak neupravoval, podle nich člověk ručně zorá 1 ha (hektar) za 400 hodin. Vůl...tady mám překlep...měl by tam být...pár volů, to zvládne za 65 hodin. Traktor s 6 koňskými silami za 25 hodin. Traktor s 50 koňskými silami za 4 hodiny. Pokud si nejste zcela jistí, jak velký je 1 hektar, je to v podstatě plocha o rozloze nebo pozemek o rozloze 100 krát 100 metrů. Je to přibližně stejné, jako 2,5 akru, ne přesně 2,5... ...2,47 a pár drobných, ale přibližně 2,5 akru. Bavíme se tedy o tom, kolik času je třeba na zorání půdy o rozloze 100 krát 100 metrů. Z mé tabulky vyplývá, že samotnému člověku to trvá nejdéle, dobytek to zvládne o něco rychleji, traktor s 6 koňskými silami ještě rychleji a velmi silný traktor s 50 koňskými silami to zvládne nejrychleji. V tomto sloupečku máme množství energie potřebné pro výrobu a údržbu našich nástrojů. Na to se často zapomíná. Když uvažujeme o tom, kolik energie musíme vynaložit na ruční zorání pole, často bereme v úvahu jen to, že například tato žena vynaloží hodně své energie, ale zapomínáte na energii nutnou k údržbě jejího nástroje. K výrobě tohoto nástroje, v tomto případě ručního pluhu, a pak k jeho údržbě. Podle výpočtů těchto badatelů, ...ve skutečnosti je jich trochu víc, nemám je tu napsané všechny... ale vypočetli, že k údržbě tohoto nástroje je třeba 6 000 kilokalorií. Tady bych vám rád připomenul, že 1 kcal je to samé jako 1 kilokalorie a 1 kilokalorie se rovná 1 000 kalorií. Už v minulém videu jsme si říkali, že když mluvíme o kilokaloriích v jídle, většinou máme na mysli kilokalorie, které se označují zkratkou kcal. Takže když máte tyčinku s 200 kcal, ve skutečnosti jsou to kilokalorie. V chemii jste se učili o množství energie potřebné k zahřátí 1 gramu vody o 1 °C, a toto množství energie se rovná 1 kalorii, 1 cal. Všechny údaje v této tabulce jsou v jednotkách kilokalorie, nebo se zkratkou kcal, jsou to v podstatě stejné jednotky, které jsme používali v minulém videu. Jsou to stejné jednotky, které používáme, když si počítáme kilokalorie v jídlu. Takže 6 000 kcal je množství energie, které spotřebuje dospělý muž asi za 3 dny, a také je to množství energie nutné pro údržbu ručního pluhu během 400 hodin práce. Množství energie nutné k výrobě tohoto pluhu děleno počtem odpracovaných hodin. Ať bude použit jakkoli dlouhý úsek životnosti pluhu, tak za tento úsek dosadíte zde 6 000 kilokalorií. Nemusím snad ani připomínat, že v případě lidské práce nebo při využití dobytka toto představuje méně významnou část celkové energetické náročnosti. Dále je zřejmé, že při práci lidí nebo dobytka nevyužíváme jako zdroj energie benzín nebo naftu. Ve všech těchto scénářích předpokládáme, že každý den pracujeme 10 hodin. V tomto sloupečku jsou odhady, jak náročné jsou tyto způsoby orby pro člověka. Následující čísla jsme si trochu upravil, jsou poněkud odlišná od původních údajů v této knížce. Vyplývá z nich ale, že když pracujeme s ručním pluhem, je to opravdu velmi namáhavá činnost. Spotřebujeme při tom kolem 400 kilokalorií za hodinu, a když tak pracujeme 10 hodin, spotřebujeme 4 000 kilokalorií. Jen za 10 hodin! Potom se předpokládá, že ve zbytku dne ještě něco nachodíme, uvaříme si něco k jídlu, něco prospíme a během těchto zbývajících 14 hodin spotřebujeme asi 100 kilokalorií každou hodinu. A pokud někdo použije tuto techniku práce a bude pracovat 10 hodin denně, tak by měl zkonzumovat tolik kilokalorií za 1 den. Vidíte, že je to fyzicky nejnáročnější práce, při které spotřebujeme denně nejvíce kilokalorií ze všech. Tyto 2 způsoby práce jsou nejméně náročné, když jen sedíte v traktoru, ale spotřebujeme více kilokalorií než při koukání na televizi nebo spaní a naše energetická spotřeba bude vypadat takto. V tomto sloupečku máme zajímavá čísla, jsou jedna z těch opravdu zajímavých čísel. Na základě všech našich předpokladů nám ukazují, kolik kilokalorií potřebujete k vykonání této práce, k zorání 1 hektaru půdy. Když v tomto případě potřebujeme 5 400 kilokalorií denně, přitom pracujeme 10 hodin denně a práci doděláme za 400 hodin, takže budeme pracovat 40 dní, to je 400 děleno 10, 40 dní vynásobíme 5 400 kilokalorií, které spotřebujeme každý den, přitom ani nebereme v úvahu těch 6 000 kilokalorií potřebných na údržbu a výrobu pluhu, vyjde nám, že člověk spotřebuje celkem 216 000 kilokalorií, ke zorání 1 hektaru půdy ručně. Když pak ještě přidáme těch 6 000 kilokalorií pro náš pluh, i když o tomto čísle bychom mohli debatovat, protože není významné v porovnání s tímto číslem. pak celkově potřebujeme 222 000 kilokalorií. Když pracujeme s dobytkem, zvládneme to za méně hodin a za každou hodinu spotřebujeme o trochu méně kilokalorií, je to stále velmi namáhavé, i když ne tak, jako práce této ženy. Každý den tedy spotřebujeme o něco méně kalorií, ale protože pracujeme jen 6,5 dne, 65 hodin děleno 10, vaše spotřeba energie se významně sníží, člověk při této práci vydá celkově mnohem méně energie. V tomto případě, ale využíváme i další energii. Máme tu teď totiž dobytek, který pracuje. Když předpokládáte, že každý vůl spotřebuje denně 20 000 kilokalorií a když máte 2, tak každý den potřebujete 40 000 kcal, jen abyste je nakrmili, a budete je muset krmit 6,5 dne, 65 děleno 10, voli tedy během orání 1 ha spotřebují 260 000 kilokalorií. Celková spotřeba energie v tomto případě je vyšší. Dochází tady k docela zajímavému jevu. Jak se zlepšuje technologie, člověk vkládá do pracovního procesu méně energie, 216 000 a 33 000, v případě použití traktoru dokonce ještě méně, ale pokud započítáme i energii, kterou musí vynaložit dobytek, nebo když zahrneme energii k výrobě benzínu pro traktor, celková spotřeba energie ke zorání 1 hektaru je vyšší, ale množství vynaložené lidské energie je podstatně nižší. V posledních dvou případech jsem si musel některá původní čísla z knížky poněkud poupravit, jsou to údaje týkající se energetické náročnosti provozu traktorů. Na Googlu byste si mohli vyhledat, že původně tu měli mnohem větší čísla, ale zjistil jsem, že u většiny dieslových a benzínových motorů bychom měli přičíst ještě 20 % z celkové energie, kterou spotřebují při práci v poli, protože těchto 20% odpovídá energii nutné pro výrobu a údržbu toho konkrétního stroje. Když použijeme jejich čísla pro traktor s 6 koňskými silami, který zvládne zorat 1 hektar za 25 hodin, spotřebuje při tom tolik nafty, předpokládáme, že potřebuje 23,5 litru plynu nebo nafty na 24 hodin, a pak vypočteme 20 % z tohoto čísla, čímž zjistíme, kolik energie se spotřebuje na údržbu stroje během této konkrétní doby, 25 hodin představuje určitý zlomek z celkové životnosti traktoru a tímto zlomkem vynásobíme celkové množství energie nutné k jeho výrobě. Tyto stroje jsou vyrobeny z kovu, ten se zpracovává ve vysokých pecích, takže samotná výroba stroje je energeticky velmi náročná. Těch 20 % je jen přibližná hodnota, pro většinu vozidel s dieslovým a benzínovým motorem platí, že přibližně 20 % celkových energetických výdajů během života strojů, se přibližně rovná množství energie potřebné k jejich vlastní výrobě. Tak jako tak, na této úrovni člověk spotřebuje málo kilokalorií, když jen sedí v traktoru, jeho denní kilokalorická potřeba je nižší a celkově člověk při práci s traktorem se 6 koňskými silami, která mu zabere jen 2,5 dne, 25 hodin, 10 hodin denně, spotřebuje 8 500 kilokalorií. Musíme ovšem přičíst i energii z vyjeté nafty a pak ještě množství energie spotřebované na výrobu traktoru, přičemž počítáme pouze s časem 25 hodin, nepočítáme s celou dobou životnosti našeho traktoru. Výroba traktoru s 6 koňskými silami je energeticky mnohem náročnější, nezapočítáváme ji do celkové spotřeby, počítáme pouze se zlomkem této energie, který potřebujeme ke zorání 1 ha. Stejné je to u traktoru s 50 koňskými silami. Když porovnáme všechna tato čísla, jsou velmi zajímavá, protože ukazují, že od ruční práce až k traktoru s 50 koňskými silami dochází k téměř 200 násobnému zlepšení, vzhledem k vkladu energie člověka při orání 1 hektaru půdy. Celková energetická spotřeba, ale naopak roste, hlavně díky naftě a samozřejmě díky množství energie nutné pro výrobu strojů. Doufám tedy, že i vám to přijde zajímavé. Podle mě často vůbec nepřemýšlíme o tom, kolik energie se musí dodat při obdělávání půdy. Většinou myslíme jen na práci, kterou při tom vykonává člověk, ale už zapomínáme na to, že spolu s ním vydávají energii i další věci, jako voli.
video