Představy o budoucím využívání energetických zdrojů naší planety jsou opravdu různorodé. Velmi názorně to lze dokladovat na příkladu jaderné energetiky. Některé koncepce počítají s výrazným a dlouhodobým zastoupením jaderných elektráren v budoucím „energetickém mixu“ s výhledem na možné završení tohoto procesu formou zprovoznění technologie jaderné fúze. Jiné koncepce naopak vycházejí z předpokladu postupného zániku jaderné energetiky, který bude podmíněn budoucím explozivním rozvojem „energetiky alternativních zdrojů“.

Koncepce „prvního typu“ jsou z pohledu veřejnosti poměrně nezajímavé a nepříliš veřejně diskutované, protože více méně vycházejí ze stávající skladby energetických zdrojů a experti se přou pouze o poměr jejich zastoupení, časový průběh nasazování a vývoj cen vstupních energetických surovin. Netřeba asi zdůrazňovat, že technologie jaderné fúze je stále v nedohlednu. Zato koncepce „druhého typu“ jsou mnohem více kontroverzní a široce mediálně prezentované, protože jsou obvykle technologicky a technicky velmi ambiciózní a politicky kontroverzní, jelikož mnohdy slouží jako ideologická a argumentační základna pro široké spektrum nejrůznějších environmentálně orientovaných politických sil a hnutí.

Jednu z těchto ambiciózních koncepcí druhého typu prezentovala v Evropském parlamentu 28. listopadu 2007 Jeho královská Výsost jordánský princ Hassan bin Talal, bývalý prezident Římského klubu. Jedná se o projekt iniciativy „Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation“ (TREC) nazvaný „DESERTEC“. Iniciativa TREC je prezentována jako „mezinárodní skupina vědců, politiků a expertů v oboru obnovitelných zdrojů energie“. Už z názvu iniciativy a názvu projektu odvozeného od anglického výrazu „desert“ (poušť) lze odvodit, že cílem iniciativy je zajistit budoucí výrobu ekologické elektrické energie (převážně ve slunečních a větrných elektrárnách) pro oblast Blízkého východu a severní Afriky a její možný budoucí export do Evropy.

Ve svém příspěvku chci čtenářům prezentovat některá základní ideová a technologická východiska projektu DESERTEC a následně se vyjádřit k jejich možné technické realizovatelnosti. Samozřejmě nepopírám, že se jedná o subjektivní pohled na subjektivně vybraná fakta.

Tak tedy, jaké zajímavé informace můžeme nalézt v Shrnutí projektu DESERTEC?

Na zemský povrch dopadá ohromné množství energie ve formě slunečního záření. Kdybychom instalovali sluneční elektrárny pouze na zlomku ploch pokrytých pouštěmi, můžeme vyrobit dostatek energie pro pokrytí energetických potřeb lidstva. Tato skutečnost je dokladována následujícím ilustrativním obrázkem:

Převzato z „Summary of the Concept & the Studies“, DESERTEC Project (www.desertec.org)

Kdyby byly instalovány sluneční elektrárny na vyznačené ploše zemského povrchu, bylo by v nich možné vyrobit množství el. energie, které odpovídá celosvětové spotřebě (velký čtverec) resp. spotřebě EU (prostřední čtverec) resp. spotřebě Německa (malý čtverec).

Vědecký tým projektu DESERTEC navrhl možnou infrastrukturu energetických zdrojů pro zajištění budoucí ekologické výroby elektřiny a zásobování států EU-MENA, tj. EU, Blízkého východu (ME) a severní Afriky (NA):

Převzato z „Summary of the Concept & the Studies“, DESERTEC Project (www.desertec.org)

V dokumentu TREC se hovoří záměru instalovat v zemích MENA výrobní kapacity až 100 GW (100 000 MW) v roce 2050!. Závěr zprávy končí velmi optimistickou vizí:

„V polovině 21. století by mohly země MENA změnit pouště na svém území na nevyčerpatelné zdroje čisté energie, prodávat tuto čistou energii do evropských zemí a takto přispět k snižování evropských emisí skleníkových plynů na úroveň odpovídající udržitelnému rozvoji. Podle scénáře popsaného ve zprávách DLR bude možné snížit emise CO2 při výrobě elektřiny o 70% a zároveň odstavit jaderné elektrárny – a to se snížením nákladů na výrobu elektřiny v dlouhodobém horizontu.

Tolik tedy můj subjektivní výběr z dokumentace projektu DESERTEC. Nepochybuji o tom, že některým čtenářům se po přečtení zmiňovaného dokumentu rozsvítily oči jako baterky, dostali chuť text nakopírovat a po tisících rozhazovat z komína nejbližší uhelné elektrárny popř. kóty 718 v brdských lesích. Energetická budoucnost Evropy, potažmo celého lidstva, může být vyřešena s využitím obnovitelných zdrojů energie! Radikálně se sníží emise CO2, budou odstaveny smrtící jaderné elektrárny a klesat ceny elektřiny! Teď jenom zabránit jaderným a dalším zlotřilým lobbistům, aby tuto spásnou myšlenku nezadusili a neschovali do trezoru!

Nyní si však dovolím prezentovat pasáž, kterou bych mohl pracovně nazvat „hnípání pesimistického českého inženýra“. Zároveň se budu snažit nezacházet do přílišných technických podrobností. Zájemci si mohou podrobnější technické informace vyhledat v četných přilinkovaných odkazech.

Otázka první: Jaké množství elektřiny lze vyrábět ve stávajících slunečních elektrárnách?

V dokumentech TREC jsou zmiňovány jako příklad elektrárny s koncentračními slunečními kolektory SEGS 3-7 instalované v 80. letech v lokalitě Kramer Junction v Mohavské poušti v Kalifornii, přičemž v 90. letech byly zprovozněny v lokalitě Harper Lake pokročilejší elektrárny SEGS 8-9 o výkonu 80 MWe. V současné době je téměř dokončena výstavba elektrárny Andasol 1 v lokalitě Guadix v provincii Granada ve Španělsku o výkonu 50 MWe. V roce 2007 byla uvedena do provozu elektrárna Nevada Solar One v lokalitě Boulder City o výkonu 64 MWe.

Při srovnání s výkony stávajících elektráren na fosilní paliva v řádu několika set MWe a nejmodernějšími jadernými elektrárnami o výkonu až 1600 MWe vidíme, že se prozatím jedná o malé bloky „dětské“ velikosti. Bohužel (a nejenom z tohoto pohledu) se jeví vize o vybudování výrobní kapacity ve výši 100 000 MWe do roku 2050 s využitím těchto zdrojů jako naprosto utopická. Znamenalo by to v následujících 42 letech instalovat 1250 bloků typu SEGS 8-9 o výkonu 80 MWe. Stále jsem na pochybách, zda toto číslo mysleli autoři textu zcela vážně. Zvláště, když byl prezentován na nejvyšších politických fórech.

Další potenciální komplikace s sebou nese lokalizace elektráren. Při pohledu na ideové technologické schéma Nevada Solar One/SEGS vidíme, že zdrojem energie je primární solární okruh doplněný o plynový kotel. V sekundárním okruhu cirkuluje jako teplonosné médium voda resp. vodní pára. Kondenzátor parní turbíny je klasicky chlazen vodním okruhem s chladícími věžemi.

Jinými slovy elektrárna musí mít zajištěn dostatečně dimenzovaný přívod a systém úpravy surové vody. Množství vody cirkulující v technologických systémech elektrárny a velikost odběru vody z vodního zdroje samozřejmě závisí na výkonu elektrárny, nicméně přívod vody musí být dostatečně vydatný a spolehlivý. Vhodným zdrojem rozhodně není studna pro napájení velbloudů.

Rovněž se sluší připomenout extrémně vysoké požadavky na zajištění spolehlivosti a „rovnoměrnosti“ výroby energetických zdrojů a potažmo dodávek el. energie, kterou moderní industriální společnost vyžaduje. K zajištění spolehlivé výroby je elektrárna sice vybavena tepelným zásobníkem, avšak musí být rovněž vybavena i plynovým kotlem. Tudíž musí být rovněž zajištěn dostatečně dimenzovaný přívod plynu. Požadavky na zajištění dodávek by bezesporu resultovaly v nutnost provozu plynové části elektrárny za nepříznivých atmosférických podmínek a samozřejmě v noci.

Tímto jsem chtěl říci, že tyto sluneční elektrárny nelze postavit naprosto kdekoliv a vysoká intenzita dopadajícího slunečního záření je pouze jedním z řady podmiňujících faktorů.

Otázka druhá: Je el. energie vyrobená ve slunečních elektrárnách extrémně levná, když slunce svítí zadarmo?

Není mou ambicí prezentovat hlubokomyslnou ekonomickou analýzu. Z dostupných ekonomických podkladů k elektrárně Andasol 1 uvedu pouze několik čísel na úrovni „sedláckých počtů“. Investiční náklady dosáhly 310 mil. Euro na 50 MWe instalovaného výkonu (tj. 6,2 mil. Euro/MWe) a roční produkce elektřiny činí 179 GWh. Vzhledem k tomu, že jsme v Čechách, můžeme provést orientační srovnání s JE Temelín, kde investiční náklady dosáhly 4 mld. Euro (100 mld. Kč) na 2000 MWe (tj. 2 mil. Euro/MWe) a roční produkce elektřiny jednoho bloku činí cca 6 000 GWh.

Pokud se tedy týká nákladů na instalovaný výkon, jsou sluneční elektrárny více než 3x dražší než Temelín, o kterém kritici bez uzardění tvrdí, že je neekonomický. Vzhledem k vyššímu využití jaderné elektrárny (6 000 hodin provozu na plný výkon za rok) ve srovnání s elektrárnou Andasol 1 (3 580 hodin provozu na plný výkon za rok) samozřejmě nelze ani vzdáleně očekávat, že Andasol 1 bude vykazovat lepší ekonomické parametry na vyrobenou MWh. Jinými slovy: jeden blok Temelína (1000 MWe) je sice 6,5x dražší, avšak má 20x vyšší instalovaný výkon a vyrobí ročně 33,5x více elektřiny než Andasol 1. Uvedu ještě, že životnost nových jaderných elektráren je udávána 60 let.

Nepříliš příznivé ekonomické parametry sluneční elektrárny Andasol 1 jsou kompenzovány tzv. „zaváděcím tarifem“ (garantovaným španělskou vládou) ve výši 21 Eurocentů na vyrobenou kWh po dobu 26 let.

Otázka třetí: Pokud bude vyrobeno dostatečné množství el. energie, lze ji transportovat do Evropy?

Autoři základní technologické koncepce projektu DESERTEC si byli vědomi gigantických ztrát, ke kterým by docházelo při přenosu el. energie z výrobních zdrojů v řádu desítek GW na vzdálenost několika tisíc kilometrů pomocí klasických linek zvláště vysokého střídavého napětí. Proto zvolili jednu z progresivních technologií – tzv. stejnosměrné vysokonapěťové přenosové linky (HVDC). Technologie přenosu velkých výkonů pomocí linek HVDC je již zvládnuta. Doposud největším projektem využívajícím technologii HVDC je přenos 2x3150 MW z hydroelektrárny Itaipu do Sao Paulo v Brazílii (ABB, 600 kV DC, 800 km), který byl realizován již v roce 1987. Jedním z nejnovějších připravovaných projektů je už pátá linka HVDC mezi provinciemi Yunnan a Guangdong v Číně (Siemens, 5000 MW, 800 kV DC, 1400 km). Výrobci udávají hodnotu přenosových ztrát linek HVDC v prezentované výši cca 3% na 1000 km.

Technologie HVDC tedy skutečně umožňuje přenos velmi velkých výkonů na velké vzdálenosti, ovšem zatím nikoliv v řádu desítek tisíc MW a vzdálenosti řádově 3 000 km.

Závěr

Projekt DESERTEC zatím není projektem v technickém slova smyslu, spíše se jedná o extrémně ambiciózní technickou vizi v kombinací s futuristickou environmentalisticky-politickou proklamací o sbližování Evropy, Blízkého východu a Afriky. Podle mého názoru je z hlediska ekonomické náročnosti srovnatelný s projektem jaderné fúze. Nicméně kombinace slunečních elektráren s koncentračními kolektory a přenosových linek HVDC si v budoucnu může najít na energetickém trhu svoje místo. A to zvláště za předpokladu, že bude trvale vzrůstat politická a ekonomická podpora „energetiky alternativních zdrojů“. Dalším podpůrným faktorem bezesporu bude trvalý růst cen všech fosilních paliv. V následujících desetiletích se možná dočkáme prvních realizovaných demonstračních projektů. Avšak musíme respektovat skutečnost, že i „energetika alternativních zdrojů“ mé své fyzikální, technické a ekonomické limity. Může tedy částečně přispět k řešení energetických problémů budoucnosti, tzn. může vhodně doplnit budoucí energetický mix fosilních a jaderných energetických zdrojů, avšak nemá šanci tyto zdroje nahradit.

(Psáno pro Neviditelného psa a blog.iDNES)