16.10.2021 | Svátek má Havel


EKOLOGIE: Elektrárny nejsou ponožky

14.12.2009

Představa, že k masovému zavedení nových ekologicky šetrnějších zdrojů energie stačí jen chtít a investovat dost peněz, se ukazuje jako naivní. Elektrárna není iPod a zavádění technologických novinek v energetice je zákonitě mnohem pomalejší než u spotřební elektroniky. I kdyby se podařilo naplnit ty nejoptimističtější vize, budou v roce 2050 stále ještě pocházet dvě třetiny energie z fosilních paliv. Elektrárny nelze měnit jako ponožky.

Nemožné na počkání a zázraky do tří dnů. Tak nějak bychom si představovali zavádění nových zdrojů energie, jež by byly šetrnější k životnímu prostředí. Šetrností se samo sebou rozumí omezení produkce oxidu uhličitého. Fakt, že obří větrník zhyzdí krajinu, ohrožuje tažné netopýry a v přímořských oblastech můžou jeho vibrace motat hlavu velrybám, je v této souvislosti považován za irelevantní.

V jednom z posledních čísel prestižního vědeckého týdeníku Science (Kramer G.J., Haigh M.: No quick switch to low-carbon energy. Science 462, 568-569, 2009) se nad problémy spojenými se zaváděním nových ekologicky šetrných zdrojů energie zamysleli Gert Jan Kramer a Martin Haigh. Oba pánové pracují pro firmy spojené s koncernem Shell. Ti, kterým nejdou Kramerovy a Haighovy závěry pod nos, tak mohou bez uzardění namítnout, že oba vědci jen přihřívají polívčičku svého chlebodárce. Tím mají zajištěn svatý pokoj a dále se nemusejí nepříjemnými argumenty zabývat. Všem ostatním nabízejí oba pánové řadu podnětných námětů k přemýšlení.

Ve světě i u nás nejsou výjimkou názory, že ekologicky šetrné zdroje energie lze zavést velmi rychle, pokud se pro to rozhodneme a budeme ochotni do toho investovat. Příklady z minula inspirují. Podobný přístup vedl například k bleskovému zavedení nových informačních technologií. Většina diskusí se proto dnes vede o tom, kolik bude zavedení ekologicky šetrných zdrojů energie stát a kdo to zaplatí. Podle Kramera a Heigha tentokrát nestojí peníze na prvním místě. Limitujícím faktorem je tempo, jakým lze technologické novinky v energetice zavést. Jestli si politici v Kodani odhlasují, že v tom významně pokročíme do deseti let, pak budují vesnici, na jejíž stavební dokumentaci měl copyright ruský kníže Potěmkin. Principiálně nový typ mobilu může rychle ovládnout trh proto, že jeho vývoj a výroba nezabere moc času. Navíc mohou lidé bez rizika vyhodit starý mobil a místo něj si pořídit novinku, která právě frčí. U nového typu elektrárny to z ryze objektivních důvodů nejde.

Kramer a Haigh uvádějí, že trvá tři roky, než se postaví prototyp energetického zřízení. Rok si vyžádá jeho uvedení do provozu a další dva roky až pět let zabere léčba dětských nemocí. Po deseti letech tvrdé práce máme jedno nové zařízení a na základě takto získaných zkušeností můžeme přistoupit k výstavbě první komerční elektrárny nového typu. Než jich budeme mít deset, uplyne dalších deset let.

Také „pouhé“ zvětšování měřítka a zvyšování výkonu bývá neuvěřitelně pracné a zdlouhavé. Kramer a Haigh uvádějí, že od roku 1993 do roku 2007 rostla světová produkce elektřiny z větrných elektráren ročně o 25%. Dvě třetiny tohoto nárůstu padaly na vrub zavádění výkonnějších turbín. V polovině 80. let vyprodukovaly turbíny o výkonu 50 kW ročně 1000 terajoulů (TJ) energie. V roce 2007 už to bylo 600 000 TJ. Je nemyslitelné, aby takové množství energii vyráběly padesátikilowattové elektrárny. Musely přijít nové, výkonnější modely. Ty však nelze konstruovat tak, že v dokumentaci menších turbín vynásobíme všechny rozměry deseti. Tak se desetkrát výkonnější větrník nestaví. Vývoj většího větrníku není legrace a zabere nějaký čas. Dnešní nejvýkonnější turbíny jsou s to výkonů od 1 do 5 megawatt. Do praxe se podle Kramera a Haigha významněji neprosadí dříve než za několik desetiletí.

Neměli bychom se nechat ošálit na první pohled impozantním údajem o pětadvacetiprocentním ročním růstu produkce elektřiny větrnými elektrárnami. Kramer a Haigh poukazují na fakt, že nejde o žádnou revoluci. Naopak, takový růst přesně odpovídá dvěma základním zákonitostem zavádění nových technologií do energetiky. Tyto zákony revolučním změnám nepřejí.

První zákon říká, že nové technologie prodělávají v prvních dekádách své existence exponenciální růst. Obvykle roste jejich celková produkce energie ročně o 26%. Tímto tempem to nová technologie dopracuje až na „významné“ zastoupení mezi zdroji energie. Tu „významnost“ ale nelze přeceňovat, protože její hranicí je dosažení 1% z celkové světové produkce energie. Nad touto hranicí přechází nová technologie z exponenciálního růstu k růstu lineárnímu. A to je druhý zákon limitující tempo zavádění nových technologií do běžného života.

Peníze v tom mnoho nezmohou. Kramer a Haigh uvádějí příklad vývoje nového zdroje energie s výkonem 1000 TJ za rok. Na to stačí pakatel – nějakých 100 až 200 milionů dolarů. Na to, aby se tento zdroj podílel na světové produkci energie jedním procentem, musíme vyrobit zařízení v hodnotě stovek miliard dolarů. A to nejde přes noc, protože na to nestačí výrobní kapacity. Dnes se na výrobu fotovoltaických článků ročně na světě vynakládá asi 30 miliard dolarů. Svět však nelze zásobit už v nejbližších letech významným podílem elektřiny z fotovoltaiky, protože potřebný bilion dolarů (i kdybychom ho měli a byli ochotni jej za fotovoltaické články utratit) toto odvětví průmyslu tak rychle „nevstřebá“. Vybudování potřebných výrobních kapacit by opět zabralo značný čas a vyžádalo si další investice.

Můžeme si plánovat smělé vize o tom, jak proměníme energetiku a začneme už brzy vyrábět energii s podstatně menším množstvím oxidu uhličitého vypouštěného do ovzduší, ale to nic nezmění na věci, že je to nereálné. Kramer a Haigh považují za superoptimistickou vizi, v které bude mít v roce 2030 většina ekologicky šetrných zdrojů energie za sebou první exponenciální fázi růstu a dosáhnou „významného“ podílu na celkové světové produkci energie (tedy budou mít podíl větší než 1%). Fotovoltaika dosáhne podle tohoto superoptimistického scénáře „hranice významnosti“ už v roce 2020. Dalším rysem „super růžové vize“ je bezpříkladně rychlé zavádění nových ekologicky šetrných zdrojů energie za „hranicí významnosti“. Půjde nám to tak skvěle, že přitom budeme okázale porušovat „druhý zákon“ lineárního růstu. Navíc budou k dispozici technologie pro jímání oxidu uhličitého z elektráren, ceny oxidu uhličitého na trhu s emisemi budou „rozumné“ a obchodování s emisemi poběží jako na drátku. Do roku 2050 poklesne spotřeba energie o třetinu ve srovnání s hodnotami, které dnes předpokládáme. Významně k tomu přispěje zvýšená účinnost nových spotřebičů. Ve svém superoptimistickém scénáři počítají Kramer a Haigh kromě jiného i s masovým uplatněním elektromobilů.

Ani svět s takovou „energetikou snů“ nebude moc zelený. Obnovitelné zdroje energie se budou podílet na celkové produkci energie čtvrtinou. Žádný z nových ekologicky šetrných zdrojů nezíská podíl na celkové produkci energie vyšší než 10%. Dvě třetiny celkové výroby energie budou pocházet ze zdrojů využívajících fosilní paliva. Koncentrace oxidu uhličitého se stabilizují někde kolem 0,055%. Mnoha lidem zřejmě nažene toto číslo hrůzu. Ale stojí za to připomenout, že jsme si z nabídky Kramera a Haigha představili ten nejoptimističtější scénář. Realita může být (a zřejmě bude) horší, protože tak jako neumíme poručit větru a dešti, nemůžeme vyměnit stávající zdroje energie za nové jako ponožky.

Jak píšou v závěru svého zamyšlení Kramer a Haigh: „Opatření cílená proti změnám klimatu nejsou snadná a žádné z nich není rychlé.“

Převzato z blogu JaroslavPetr.bigbloger.lidovky.cz se souhlasem autora



Nutrilon Advanced: Otestujte s námi pokračovací a batolecí mléko bez palmového oleje
Nutrilon Advanced: Otestujte s námi pokračovací a batolecí mléko bez palmového oleje

Nemůžete kojit a tak hledáte vhodnou pokračovací výživu pro své děťátko? Inovovaný Nutrilon Advanced 2 a 3 bez palmového oleje mohou být vhodnou...






 Neviditelný pes
Toto je DENÍK: do sítě jde obvykle nejpozději do 8.00 hod. aktuálního dne. Pokud zaspím, opiji se, zešílím nebo se zastřelím, patřičně na to upozorním - neboť jen v takovém případě vyjde Pes jindy, eventuálně nikdy.
Šéfredaktor Ondřej Neff (nickname Aston), příspěvky laskavě posílejte na adresu redakce Jiřímu Wagnerovi, redaktorovi NP (nickname JAG). Rubriku Zvířetník vede Lika.