Zbyněk Fiala: Energetická revoluce

Policejní manévry, kdy byly chodby sněmovny obsazeny ozbrojenými zakuklenci (podobně jako před časem Česká televize), a v jednací den, kdy na Davida Ratha mělo navázat ještě půlnoční projednávání zákona o vyrovnání s církvemi (dokud se všichni třesou). A vedle toho je na stole energetická koncepce z dílny Ministerstva průmyslu a obchodu, která má být postavená na uhlí a jádru jako predátorech tlumících alternativní zdroje, tedy i svobody decentralizovaných výrobců. A má taky rozeštvávat zemi se sousedy.

To všechno připomíná archivní barrandovské komedie typu Vorlíčkovy Zítra vstanu a opařím se čajem, jen tu místo hajlujících příšer hrozí o něco mladší monstra z následujících desetiletí. Rozjíždí se stroj času se zpětným chodem do 70. let, který je třeba zastavit.

Možná, že vývoj energetiky je důležitější než vývoj demokracie, protože lidé se neprobudí z letargie, dokud se nezbaví také bezmocné závislosti na centrálních dodávkách služeb, bez kterých v našich zeměpisných šířkách nelze přežít. Ve skutečnosti se nedá přežít ani s nimi. Britský týdeník Nature (jeden z nejdůležitějších světových zdrojů pro novinky přírodních věd) hrozí, že zvrat v klimatickém vývoji může nastat už za deset let, nikoliv po staletích.

(http://news.yahoo.com/environmental-collapse-now-serious-threat-scientists-172635057.html)

Klimatické změny i jejich důsledky postupují velice rychle. Prvním signálem bude zhroucení potravinových trhů, až se sníží produkce hlavních obilnářských regionů. Odlesňování totiž vliv klimatických změn zesiluje. Roku 2025 bude polovina menších ekosystémů pozměněna, to je okamžik, kdy se začneme blížit k nezvratnému zlomu. Odehraje se v intervalu mezi 50 až 90 procenty změn původních ekosystémů. Pak spustí kataklysma, ze kterého není návratu.

K těmto závěrům došla skupina vědců, která připravovala studii pro environmentální konferenci Rio+20 a zabývala se průběhem klimatických zvratů v geologické minulosti Země – koncem poslední doby ledové a v obdobích s velkými extinkcemi druhů před 443 až 65 miliony let.

Jak z toho ven

V Česku je situace o něco dramatičtější než jinde, protože zemi ovládlo antiklimatické šílenství. Emise uhlíku tu nikoho nezajímají, s výjimkou kšeftů s uhlíkovými limity, které vláda rozdávala zdarma. Dokládá to poznámka, která uvádí návrh trvale udržitelné energetické koncepce pro Českou republiku podle globálního modelu Greenpeace International a Evropské rady pro udržitelnou energii.

(http://www.greenpeace.org/czech/cz/energetickarevoluce/)

Autoři varují:

„Ministerstvo průmyslu předloží během roku 2012 vládě České republiky návrh státní energetické koncepce na příštích čtyřicet let. Podle vyjádření odpovědných úředníků se tento dokument soustředí především na maximální prodloužení životnosti současných fosilních a jaderných zdrojů a na jejich další rozvoj. Energetická koncepce tak bude směřovat k udržení vývozů elektřiny a současného provozu uhelných tepláren, kvůli kterému úředníci navrhují zrušit dvacet let platné územní limity těžby hnědého uhlí a zbourat město Horní Jiřetín. Emise oxidu uhličitého přitom podle tohoto návrhu zdaleka nebudou klesat potřebným tempem.“

Studie Geenpeace místo toho navrhuje dva scénáře, z nichž ten nejpokročilejší směřuje k tomu, aby roku 2050 obnovitelné zdroje zajišťovaly 82 % české spotřeby elektřiny a 78 % spotřeby tepla. Investiční náročnost je přitom zhruba stejná, s jakou se uvažuje pro oficiální energetickou koncepci ČR. Rozdíl je na straně výdajů domácností, ty v konečném výsledku podstatně ušetří.

Prudké zvýšení podílu alternativních zdrojů energie znamená úsilí jak v oblasti čitatele (rozvoj zdrojů), tak jmenovatele (velikost spotřeby). Podle onoho pokročilejšího scénáře klesne spotřeba primárních zdrojů energie do roku 2050 na polovinu, ze současných 1750 petajoulů na 900 PJ. Dále se počítá s prudkým rozvojem elektromobilů až na polovinu vozového parku. Akumulátory aut také pomohou vyrovnávat spotřebu z kolísavých zdrojů, spolu s dalšími prvky systémů inteligentního řízení poptávky. Kogenerační zdroje budou využívat biomasu a zemní plyn. Klesne poptávka po dálkovém teple. Ke slovu přijdou i solární kolektory a geotermální zdroje. Doprava počítá s efektivnějšími pohony, lehčími a menšími vozy. Klíčové je, aby se rozvíjely všechny obnovitelné zdroje a systém se mohl vyvažovat.

Je to utopie?

Ke konceptu Energetické revoluce se podrobněji vrátím jindy, teď se soustřeďme na klíčovou otázku, jestli se na podobné předpovědi vůbec dá brát zřetel. Ve skutečnosti bereme na různé dlouhodobé koncepce zřetel velice často, převážně však tehdy, jde-li o lineární projekce současného stavu do budoucnosti. Takovou projekci pochopitelně prosazují ti, kdo na současném stavu vydělávají, obsadili klíčové pozice a rádi by je udrželi co nejdéle. Od nich také nejčastěji uslyšíme, že úvahy o změně jsou předčasné.

Jenže scénáře s alternativními zdroji nemusí čekat na nějaké nové vynálezy ze sci-fi. Také bezuhelné a bezjaderné koncepce fakticky vycházejí ze stávající technologie. Jediné, co se dá předpovídat s jistotou, je vývoj cen. Ceny alternativních zařízení, jako jsou solární panely nebo elektromobily, sledují cenovou trajektorii výpočetní techniky a jsou stále levnější. Ceny jaderných zařízení sledují spíše trajektorii fosilních paliv a jsou stále dražší. A budou ještě mnohem dražší, protože se objevily nové bezpečnostní požadavky, které už to ženou za hranice ekonomické únosnosti. Mění se také názory obyvatelstva. Odpojené jadrné elektrárny se začínají stávat standardem.

Decentralizovaná energetika je zároveň obrovským motorem technologického pokroku, protože menší zařízení - na rozdíl od jaderných kolosů - vznikají v mimořádně konkurenčním prostředí a je tam nízký práh pro vstup do odvětví. Je to příležitost pro obsluhu regionu, pro využití místních surovin, pro obnovu ekonomiky venkova. Pokud se energetické služby přesunou z kolonky vydání (kupujeme od vzdáleného dodavatele) do kolonky příjem (obecní výtopna vydělává do svého rozpočtu), povzbudí to i další ekonomickou aktivitu. Je tu především úzké sepětí se zemědělci, kteří jsou dodavatelé biomasy. Jakmile jim to vylepší příjmy, mohou se odvážit i do potravinářské výroby a distribuce.

Otevřete zásobník bioplynky, do kterého se sváží z okolí odpady, a ucítíte vůni svobody. Možná že nevoní, ale jinou neseženete.

Technologický pokrok v oblasti alternativních zdrojů má mimořádně prudký průběh a byla by tragická chyba nechat si to ujet moc daleko. Na závěr jsem proto vybral pár příkladů z posledního měsíce, které jsem našel na internetových stránkách časopisu Technology Review z univerzity MIT.

Levnější baterie

(http://www.technologyreview.com/news/428036/is-this-the-key-to-vastly-better-batteries/?nlid=nlmat&nld=2012-06-07)

Inovační firma Boulder Ionics z amerického Colorada chce nahradit elektrolyt v bateriích iontovými kapalinami, což jsou soli, které tají už při teplotách pod 100 stupňů Celsia. Snesou větší zatížení, vyšší napětí a vyšší teploty, nevypařují se, nehoří. Nemusí být uzavřené, mohou být v kontaktu se vzduchem. Pokud se zavedení elektrolytu s iontovými kapalinami podaří, vejde se do baterie desetkrát víc než do dnešní lithiové.

Princip je známý déle, ale průlom představuje nalezení levnějšího způsobu výroby. Pozoruhodné je zkrácení výrobního procesu, ve kterém vzniká iontový elektrolyt, ze tří dnů na šest minut. Navíc se našla cesta, jak zaměnit dávkovou výrobu na výrobu kontinuální. Obojí znamená prudké snížení kapitálových nákladů na výrobní zařízení, takže podle Jerryho Martina, generálního ředitele této firmičky, která získala na začátku roku 4,3 milionu dolarů rizikového kapitálu, bude možné vyrábět baterie pro 100 tisíc aut v prostoru o velikosti obývacího pokoje. Tak daleko samozřejmě není, zatím je zvládnut kontinuální proces v malém, a převést jej do průmyslového měřítka nebude nic snadného. Kdyby to však bylo nemožné, peníze by nesehnal.

Levnější solární články

(http://www.technologyreview.com/news/428025/cheap-dye-sensitized-solar-cell-moves-toward/)

Jako z tiskařského stroje poleze role se solárními články, jejichž účinnost je zvýšena novým barvivem. Jedná se o technologii, která kombinuje několik výhod, protože vychází z levných materiálů, které nemusí být extrémně čisté a je spojena s levným tiskem.

Princip barveného filmu byl poprvé demonstrován roku 1991 na Stanford University na filmu nanočástic oxidu titanu a od té doby probíhá bouřlivý vývoj. Proces probíhá ve třech vrstvách, svrchní vrstva barviva odvádí světlem excitované elektrony, zatímco spodní vrstva elektrolytu odvádí pozitivní „díry“ a obnovuje tak schopnost citlivé vrstvy přeměňovat energii fotonů na elektřinu.

Slabinou elektrolytu byla reakce při vyšších teplotách, které se však dají na sluncem rozpálené střeše čekat. Při 80 stupních Celsia může elektrolyt unikat, navíc jde o agresívní korozívní činidlo. Nyní má být elektrolyt nahrazen pevnou vrstvou na bázi césia, cínu a jódu, která vznikla v laboratořích North Western University. Tato vrstva je navíc schopna zachycovat světlo i sama o sobě, dokonce větší množství než svrchní barvivo.

Zpráva se objevila poprvé v britském týdeníku Nature, kde tým výzkumníku sděluje, že účinnost je 10,2 procenta, což není moc, ale je to natolik levné, že už při zvýšení účinnosti nad 11 procent lze jít s produktem na trh. Nevzdali to ani výrobci filmu s elektrolytem, kteří tvrdí, že našli cestu jak prodloužit životnost článku na 25 let a víc. Lze uvažovat o vrstvách na okenním skle nebo na plechové střeše.

Úspornější auta

(http://www.technologyreview.com/news/427944/engine-could-boost-fuel-economy-by-half/)

Spotřebu automobilu s benzínovým motorem lze snížit na polovinu, hlásí globální výrobce autodílů Delphi. V laboratoři mu kmitá píst, který je účinnější než diesel, od kterého opisuje, a může cenově konkurovat hybridům. Stávající vznětové motory využívají energie pohonné hmoty o polovinu lépe než motory, které stlačenou směs benzinových par a vzduchu zažehnou elektrickou jiskrou. Benzín bez svíčky se zkoušel také, ale motor ztrácel pružnost. Novinka se snaží tuto slabinu obejít využitím stávajících technologií v nové kombinaci. Například palivo bude vstřikováno natřikrát, takže hoření se rozloží do delšího intervalu. Studený motor zase připomíná dvoutakt, kdy komora natáhne s palivem i horké spaliny. Uvažuje se také o hybridní kombinaci, ale s vyšší efektivností, to znamená, že motor slouží jen generátoru, a auto pak jede na baterky.