Je reálné nahradit jadernou a fosilní energii? - I

Je třeba velmi vážně hovořit o tom, jakým způsobem zásadně reformovat současný energetický systém. Jaké jsou výhledy a milníky světového i evropského vývoje obnovitelné energetiky?

Je třeba velmi vážně hovořit o tom, jakým způsobem zásadně reformovat současný energetický systém. V české společnosti se stále přemílá, kolik procent mohou obnovitelné zdroje pokrývat, zda deset nebo dvacet osm, ale o tom, zda mají dostatečný potenciál k uspokojení veškerých současných i budoucích energetických požadavků, se většinou ani nehovoří. Většina soudí, že představa úplného obnovitelného zásobování je utopická a že méně utopické je čekat, jak se jaderná energie ze svých současných 2,6 % celkové světové energetické spotřeby dostane na nějaký podstatnější podíl, nebo že brzy již bude spuštěna toužebně očekávaná jaderná fúze, která se má údajně stát čistým a spolehlivým zdroje nekonečného množství energie jednou provždy. Jaké jsou výhledy a milníky světového i evropského vývoje obnovitelné energetiky?

Je paradoxní, že právě v Japonsku vznikl jeden z prvních programů simulujících úplné zásobování Japonska obnovitelnou energií v reálném čase. Program se jmenuje ERJ (Energy Rich Japan) a na jeho tvorbě se podíleli rovněž experti z Evropské komise (Wolfgang Paltz). Tento program pracuje s historickými daty denních diagramů spotřeby a s povětrnostními podmínkami generovanými nahodile v intencích historických povětrnostních dat. Pro zajištění elektřiny používá kombinaci větrné energie, slunečního záření, biomasy a vodní energie. Simulace prokazuje, že v každé chvíli lze Japonsko zásobovat obnovitelnou energií. Velmi pravděpodobně program ERJ vzbudí v současné situaci vlnu zájmu.

Obdobných programů vznikla celá řada. Myšlenka úplného zásobování obnovitelnými zdroji není nijak nová. První studie stoprocentního zásobování pro Švédsko (Solar Sweden) a Francii (Alter) pocházejí z konce 70. let.

Simulace se během posledních let dostala mnohem dále. Ve spolupráci tří energetických firem Enercon, SolarWorld a Schmack Biogas a univerzity v Kasselu se v lednu 2008 uskutečnil experiment kombinované elektrárny (Kombikraftwerk), pozůstávající z větrného zdroje, fotovoltaiky a akumulace. Jednalo se o spojení kombinace 36 jednotlivých zdrojů reálně existujících obnovitelných elektráren a přečerpávací elektrárny. Okamžitý výkon této virtuální elektrárny byl vždy porovnáván s okamžitou spotřebou. Také v tomto případě se  na reálném vzorku prokázalo, že fluktující nabídka obnovitelných zdrojů s volitelně zapínanou bioplynovou elektrárnou a akumulační přečerpávací elektrárnou jsou schopny dlouhodobě trvale zásobovat spotřebu určitého (1/10000) segmentu BRD. Zásobování proměnné spotřeby bylo řízeno rovněž na základě předpovědí počasí s vlivem na budoucí výkon fotovoltaických a větrných zdrojů.

Tolik tedy k příkladům spíše teoretickým. Jak vypadá praxe stoprocentního zásobování obnovitelnou energií? Prvním evropským energeticky nezávislým regionem se stal dánský ostrov Samsoe, který má asi 4500 stálých obyvatel, mnoho tisíc letních hostů a již několik let je zcela energeticky nezávislý na fosilních a jaderných zdrojích. Energetická koncepce nezávislosti je postavena opět na kombinaci různých zdrojů, v podmínkách severu s převahou větrné energie, ale na ostrově nechybí ani automaticky pracující kombinované sluneční a biomasové výtopny zajišťující teplo pro obce v severní části ostrova či fotovoltaické instalace. V moři je větrný park, který bilančně pokrývá energetickou spotřebu paliv trajektů, které spojují ostrov se Zeallandem a Jutlandem. V budoucnu energetická agentura ostrova hodlá zásobovat trajekty biopalivem z místních zdrojů.

Obdobným, ale jinak koncipovaným stopocentním zásobováním obnovitelnou energií je mikroregion štýrského městečka Mureck, který je z biomasy zásobován pohonnými hmotami, teplem i elektřinou. Energii zajišťují místní energetické firmy spolupracující s několika stovkami okolních zemědělců. Výroba biodieselu, biomasová výtopna a bioplynová kogenerace elektřiny a tepla zajišťují energii o velikosti 160 % celkové lokální spotřeby, a Mureck je tudíž energetickým exportérem.

V hustě osídlené Evropě by ale biomasa sama nebyla schopna poskytnout celkové zásobování. Podle studie prof. Konrada Scheffera lze v BRD z bioenergie uspokojit asi čtyřicet procent celkové energetické spotřeby, pro přenos do českých podmínek je ale třeba vzít v potaz, že Německo je 1,8krát hustěji osídleno než Česká republika.

Množství dalších rakouských a německých regionálních, lokálních a městských iniciativ bude svou snahu o úplné zásobování obnovitelnou elektřinou v letech 2015-2030 velmi pravděpodobně korunovat úspěchem. Projekty vede univerzita v Kasselu a stoprocentní iniciativy pokrývají asi patnáct až dvacet procent celkové plochy BRD, přičemž některé okresy sousedí přímo s našimi hranicemi. Nejedná se tedy jen o výjimečné regiony u Severního moře, kde by mohly stát veliké off-shore větrné parky.

Nejrychleji pravděpodobně stoprocentního cíle dosáhne rakouská spolková země Burgenland, která měla na počátku roku 2010 přes padesát procent energie z větru a deset procent z biomasy. Na konci roku 2013 by měla dosáhnout úplného zásobování elektřinou z obnovitelných zdrojů. Za  iniciativní přístup k obnovitelné energii převzal hejtman této spolkové země Hans Niessl koncem minulého roku Evropskou sluneční cenu.

Výhody nahrazení současného fosilně-jaderného energetického systému ovšem nespočívají jenom v omezení emisí skleníkových plynů, ale přinášejí mnoho dalších předností a výhod, o nichž se zpravidla nemluví. Dnes, po nečekaně dynamickém rozvoji, již nejsou obnovitelné zdroje žádnou hospodářskou zátěží, ale poskytují hospodářské profity.

Předně to jsou ekonomické aspekty. Zjednodušit ekonomiku obnovitelných zdrojů na zvýhodněnou výkupní cenu je nepřijatelný redukcionismus. Obnovitelné zdroje produkují lokální i globální ekonomické přínosy, ať přímé, či nepřímé. Především to je omezený dovoz fosilně-jaderných surovin. Německý svaz pro obnovitelné energie BEE hodnotí pro rok 2010 tyto přínosy (4,2 mlrd. eur) jen o málo nižší částkou, než jaká byla zaplacena na zvýhodněných cenách za výkup obnovitelně vyrobené energie (4,8 mlrd. eur), v letech dalších se tento rozdíl ve prospěch obnovitelných zdrojů bude stále zvyšovat, až v roce 2020 má dosáhnout prakticky desetinásobku (2,4 mlrd. na výkupní ceny a 22,6 mlrd. přínosu za úspory v nerealizovaném dovozu).

To však nejsou jediné ekonomické přínosy. Důležité je omezení externích nákladů, které v roce 2010 dosáhly zhruba stejné výše, jakou představují náklady na zvýhodněnou výkupní cenu, a podobně by tomu mělo být i v roce 2015. O pět let později by ale uspořené externí náklady měly dosahovat dvouapůlnásobku vyplacené zvýhodněné výkupní ceny.

Externality existují vždy. Ke každé činnosti vznikají přínosy nebo náklady na veřejných statcích, především na zdraví lidí a na kvalitě přírodního prostředí. Ecological Economics Revies Newyorské akademie věd uveřejnily v polovině února letošního roku podrobnou studii o externích nákladech energetického zpracování uhlí v Apalačském pohoří, zahrnujících znečištění vzduchu, půdy a vody spojené s těžbou, úpravou, dopravou a spalováním, které ovlivňují jednotlivce, rodiny, komunity, ekologickou integritu a globální klima. Náklady značně převyšují tržní cenu a jsou neseny veřejností. Obsáhlá studie zjišťuje celkové ekonomicky vyhodnotitelné náklady ve střední výši 17,8 US centů/kWh, přičemž nejnižší jsou 9,36 a nejvyšší náklady 26,84 US centů/kWh, což asi odpovídá částce mezi 1,6 a 4,7 Kč/kWh. Uvedené náklady ale nezahrnují veškeré škody těžby uhlí, nejsou zahrnuta působení na ekosystém rostlin a zvířat, úmrtnost mimo příčiny znečištěného vzduchu, přímé náklady způsobené ukládáním elektrárenských kalů, příspěvek eutrofizaci vod dusíkem, dlouhodobý vliv kyselých dešťů, vliv troposférického ozonu a nestabilního počasí. Skutečné ekologické a zdravotní náklady jsou tedy ještě vyšší než uvedené hodnoty.

Externality výroby jaderného proudu jsou uváděny v obdobném rozmezí jako v případě uhlí, ale jsou uváděny i řádově vyšší, 2,7 euro/kWh, například ve filmu C.A. Fechnera 4. revoluce. Externí náklady jsou některými neokonzervativními ekonomy a politiky z velké části odmítány.

Samozřejmě že i obnovitelné zdroje mají externality. Například průmyslové pěstování oleje z guinejských olejových palem na úkor původních tropických pralesů s vysokou biodiverzitou má vysoké externí náklady dané ztrátou velmi cenné tropické biodiverzity a je ho třeba odmítnout. Naproti tomu externality pěstování vhodné biomasy v aridních a semiaridních oblastech mají jednoznačné přínosy lokálním snížením teploty, zastíněním půdy a snížením odparu, fixací oxidu uhličitého, zvýšením vodní zádrže a zvýšením obsahu organických látek v půdě. Externí náklady dalších obnovitelných zdrojů, především fotovoltaiky integrované do stavebních struktur, jsou rovněž velmi nízké. I když se v současné době někdy diskutuje nad ztrátou biodiverzity pod poli fotovoltaických článků, domnívám se, že tato diskuse postrádá podstatný smysl. Jistě dojde ke změně, ale ta bude dočasná, protože nedochází k žádné kontaminaci půdy. Ekologická zátěž půdy pod fotovoltaikou nesnese srovnávání s výsypkami hnědouhelných dolů, místy po těžbě uranové rudy či odkališti tepelných elektráren.

S praxí totálních herbicidů jako metody potlačení růstu pod poli fotovoltaiky, jak se někdy u nás praktikuje, ovšem souhlasit nelze. V jiných zemích existuje smíšené využívání zemědělských ploch s fotovoltaikou, kde se pasou ovce. Při použití vysokých, dvouose naváděných solárních panelů lze na plochách pást hovězí dobytek, a tak mít z plochy dvojí užitek a žádné, byť jen hypotetické škody. Obdobně i v případě větrné energie.

Je třeba brát v potaz nárůst stabilních a decentrálních pracovních míst ve výrobě, instalaci a údržbě jednotlivých zdrojů. Na rozdíl od mnohých jiných tato místa zřetelně nebudou nikdy zrušena, ani nemohou být přesunuta do jiných, levnějších zemí, protože decentrální obnovitelné zdroje jsou napojeny na lokální zdroje primární energie (místa s příhodnou rychlostí větru či dodavateli lokální biomasy) a infrastrukturu lokálních odběratelů. Regionálním přínosem jsou nejenom pracovní místa, ale i zvýšení lokálně přerozdělených daní a ekonomická a sociální revitalizace. Je nutné mít rovněž na zřeteli, že pracovní místa v oblasti obnovitelných energií jsou velmi rozmanitá, od vědců, programátorů, techniků v různých oblastech až po obsluhu zařízení a traktoristy svážející biomasu.

Koncem roku 2010 bylo zaměstnáno v BRD celkem 340 tisíc lidí ve výrobě elektřiny, tepla nebo pohonných hmot z obnovitelných zdrojů. Oproti roku 2004 je to dvojnásobek a je vyšší, než činily dosavadní odhady. Výroba obnovitelné energie je motorem prosperity. Nová stabilní pracovní místa spadají do kategorie externích přínosů.


Příště: Zákonná podpora obnovitelných zdrojů, postoj veřejnosti, inteligentní sítě, obnovitelné energie a podpora vědy a výzkumu.

A co si myslíte vy? Diskuse (6 příspěvků)

Vladimír Wagner - vědecký pracovník - fyzik, Řež

V nejbližších desetiletích na obnovitelné zdroje nelze přejít Středa, 30.Března 2011, 17:21:45

Vážený pane Smrži, bohužel tento Váš článek i v kontextu s údaji o velikosti podílu jednotlivých zdrojů ve světovém měřítku i v různých jednotlivých státech jen ještě více ukazuje, že žádné nahrazení fosilních a jaderných zdrojů obnovitelnými nelze čekat. Pokud uvádíte podíl jaderných zdrojů 2,6 % na celkovou výrobu energie (tedy i v dopravě a produkci tepla pro průmyslové i bytové účely), tak je třeba říci, že vítr má podíl jen 0,20 % a solárních zdrojů pak ještě o řád méně. Tedy žádných deset či dvacet procent, jak byste se zdál naznačovat v úvodní části svého článku. To je v extrémně výhodné případě možné pro výrobu elektrické energie, ale tam jsou u jádra příklady i 76 % podílu. Ale řadu konkrétních údajů pro několik zemí i celkově jsem uvedl ve svých příspěvcích.
Je hezké, že už simulace prováděné v sedmdesátých letech ukazovaly, že lze zajistit úplné zásobování energií pomocí obnovitelných zdrojů. Ovšem důležitou otázkou je, jak byly tyto studie realistické a hlavně, jak byly fyzikálně a technicky realistické předpoklady, ze kterých vycházely. Že asi příliš realistické nebyly, ukazuje to, že doposud je stále podíl obnovitelných zdrojů byť jen na výrobě elektrické energie malý a pokud někde nejsou extrémně výhodné podmínky pro hydroelektrárny, tak nejsou nikde dominantní složkou energetického mixu.
Klíčovým prvkem zmiňovaného projektu kombinované elektrárny (Kombikraftwerk) je dostatečně velká přečerpávací elektrárna. Širší uplatnění takového přístupu však je velmi nerealistické právě kvůli nemožnosti postavit tak velký počet přečerpávacích elektráren.
Vámi uváděných příkladů pro energetickou soběstačnost nějaké oblasti ( Samsoe, Mureck) je velmi málo. A jedná se o velmi malé oblasti ve velice specifických podmínkách se značnými zdroji biomasy. Navíc se většina energeticky náročných výrobků a zařízení (tedy i zařízení na výrobu obnovitelné energie) do oblasti dodává. Takže o energetickou soběstačnost reálně v těchto případech nejde.
U uváděného příkladu rakouské spolkové země Burgeland je třeba doplnit, že jde o zemi s nejmenším počtem obyvatel zaměřenou hlavně na zemědělství s třetí největší nezaměstnaností. Co je však hlavní, že pokud relativně malá část státu má možnost posílat své momentální přebytky do ostatních částí a v případě nedostatku větru dostane z těchto částí. V Rakousku je navíc situace zjednodušena velmi velkým počtem hydroelektráren i přečerpávacích na alpských řekách. Rakousko má díky obrovské možnosti pro stavbu vodních elektráren ideální podmínky pro zavádění obnovitelných zdrojů. Přesto produkuje jen (údaje z roku 2008) 3,0 % z větru a ze slunce pouze 0,04 % elektrické energie. Z biomasy pak 6,4 %. Naopak z fosilních paliv (uhlí, plynu a ropy) produkuje 29 %. Tedy třikrát více než ze zmíněných obnovitelných. A to ještě dost hodně elektrické energie dováží ze zahraničí, třeba i z Temelínu. A v Rakousku nelze svést situaci na uhelnou či jadernou loby, tam je pouze obnovitelná loby. Situaci obnovitelných zdrojů tam zachraňují pouze vodní elektrárny, které dodávají 60 % elektrické energie. Je však třeba mít na paměti, že takové podmínky pro stavbu hydroelektrárnách, jaké jsou v Alpách, moc jiných oblastí nemá. A určitě nejsou u nás. Podrobněji jsem o těchto aspektech a dalších aspektech, které se týkají jádra i Fukušimy jsem psal v třetím příspěvku pro Deník Referendum. Ten už zde však bohužel nemohl vyjít. Pro ty, které mé názory a předložená fakta extrémně neiritují, je možnost si jej přečíst na serveru Osel: http://www.osel.cz/index.php?clanek=5634
No, ale uvidíme, jak se bude situace vyvíjet v Německu, kolik jádra nahradí obnovitelné zdroje a kolik uhlí a plyn. Ve svém článku však neuvádíte žádná konkrétní čísla či fakta, která by vzbuzovala přílišný optimismus ve směru k obnovitelným.

Tomáš Tožička - Duchcov

Další jaderné lži Středa, 30.Března 2011, 20:35:17

Pane Wagnere, nemá smysl vyvracet Vaše neustálé manipulace a mlžení, kterým jste začal už ve svém prvním článku, když jste tři dny před Fukušimskou katastrofou mluvil o neotřesitelné bezpečnosti japonských jaderných elektráren. Jen jste před čtenáři zatajil, kolik se tam událo nehod, tragedií a nucených bezpečnostních odstávek a kolika podvodů se tamní jaderné firmy dopustily, aby obešly bezpečnostní opatření. Kdybychom měli vyvracet veškeré nepravdy, které si u Vás v institutu za peníze daňových poplatníků vymýšlíte, bylo by to na další článek.

Za všechny vaše manipulace s fakty vezmu jen ten o ostrovních systémech OZE, které nejsou podle Vás soběstačné, protože dováží další zboží s energetickým paybackem. Jenže zase tu, jak je u Vás zvykem, neuvádíte, že většina těchto "samozásobitelných" regionů elektřinu i produkty z ní vyrobené vyváží a tím kryje dovoz energie dovážené ve výrobcích. A nevím jestli fakt lidi záměrně oblbujete, nebo jen nemáte základní znalosti, ale energetický payback OZE je započítán v nich a pohybuje se mezi 2 a 5 lety...

Vladimír Wagner - vědecký pracovník - fyzik, Řež

Energeticky náročné provozy Středa, 30.Března 2011, 21:23:1

Vážený pane Tožičko, to na co jsem poukazoval je, že v těchto ostrovních systémech OZE nejsou energeticky náročné provozy. Tedy například výroba křemíku, hliníku, oceli a jejich zpracování do solárních panelů, větrných elektráren či kotlů teplaren či elektráren na biomasu. To jsou výroby, které potřebují koncentrované zdroje energie.
Trochu mě vadí, že když Vám chybí argumenty a fakta, tak přecházíte k osobním invektivám. Nevím, jestli soudíte podle sebe a Vás za články zde platí, ale mohu Vás ujistit, že já za ně placen nejsem. Mě platí za výzkum a jeho výsledky, za výchovu diplomantů a PhD studentů a za výuku na škole.

Milan Smrž - Praha

Energeticky náročné provozy také obnovitelně Pátek, 1.Dubna 2011, 18:31:35

Vážený pane Wagnere,
často se proti možnosti úplného zásobování obnovitelnými zdroji namítá, že to je reálné jen v bytech a rodinných domech, nikoliv však v průmyslu. Jiný názor na to má koncern BMW, který chce ve svých továrnách 100% obnovitelné energie, jak anotoval na počátku roku 2010. Výrobní závod ve Spartanburgu je již nyní zásobován odpadním metanem z více jak 63 %. Sluneční energii začali využívat v závodě v Mnichově a v Rosslyn v JAR.
Na rozdíl od jaderné energie, která měla a má velikou společenskou a finanční podporu díky smlouvě EURATOM více jak padesát let, jsou obnovitelné energie podporovány podle zákona EEG a analogických zákonů, pouhých deset let. Během této doby dosáhly ale větší dynamiky rozvoje vyjádřené přírůstkem instalovaného výkonu než jaderná výroba energie. Zvýšila se jejich efektivita daná EROI, bezpečnost, a stále se snižuje cena. Cena atomu (obě stavěné EPR) naopak roste.

Německý akční plán pro OZE předpokládá v roce 2020 závazný cíl 18% obnovitelné energie z celkové koncové spotřeby ale předpokládá se výsledek vyšší (dnes je podíl 10,3%), v elektřině by se mělo jednat o 38,6% (dnes 17%) v teple a chladu 15,5% a v dopravě 13,2%.
K akumulaci energie - zde existuje několik velmi zajímavých inovativních metod - se dostanu v některém z dalších dílů.

Vladimír Wagner - vědecký pracovník - fyzik, Řež

Opravdu ekologická energie BMW? Neděle, 3.Dubna 2011, 15:26:46

Vážený pane Smrži, uvědomte si, že tu koncentrovanou energii je třeba nahradit ve velkém měřítku. Vy jste schopen uvést jediný příklad a to ještě velice kontroverzní. Totiž ten projekt BMW ve Spartanburgu je z ekologického hlediska sporný a bojuje proti němu řada ekologických aktivistických skupin. Využívá metan z "Palmetto Landfill", kde je zařízení na zpracování odpadu. Už teď se díky potřebám BMW musí odpad dovážet z velkých vzdáleností a jde o velmi velké zařízení. Jeho rozšíření, které si potřeby BMW vynucují tak naráží na odpor místních občanů sdružených právě v ekologických skupinách. Vožení odpadu auty na velkou vzdálenost není totiž příliš ekologické. Pro informace je možné nahlédnout třeba sem: http://www.goupstate.com/article/20100919/news/100919658
Víte, je dost absurdní, když mluvíte o nahrazení všeho obnovitelnými zdroji a jako příklad uvedete jediný, relativně malý (z hlediska výkonu) a ještě ekologicky velmi sporný projekt. Navíc by bylo možná ekologicky lepší nevozit odpad na velké vzdálenosti a využít je v menších zařízeních pro dodávky v místech jeho vzniku, kde se pak na topení musí využívat fosilní paliva. Ono je totiž jedna věc ideologie a druhá opravdu ekologické myšlení.

Petr Hlávka - učitel, Rokycany

Vážený pane Smrži, Neděle, 3.Dubna 2011, 22:47:15

díky za poutavý článek a za příklady, které mohu rozšířit o město Emden v SRN na hranicích s Holandskem. I ono je energeticky soběstačné - větrná a sluneční energie, úspory energie. Je třeba Vaší osvětové práce abychom prorazili zabedněnost našich občanů a jaderné tmářství, které rozsévá smrt.

Pro vložení příspěvku musíte být zaregistrováni a přihlášeni.