Přechod lidské civilizace na obnovitelné zdroje

6.1.2010 | "Velké změny energetiky nastanou v každém případě, protože během příštích 20 let se očekává zvýšení energetické spotřeby lidské civilizace ze současných 12,5 TW na 16,9 TW. Pro ilustraci, tento nárůst znamená např. stavbu 13 tisíc velkých uhelných elektráren."

Otázka vlivu našich emisí na klima je již běžným tématem, které vedlo k návrhům předních politiků na zásadní změny energetiky. Plán EU je známý jako 20/20/20, tj. 20 % snížení emisí dosažením 20 % podílu obnovitelných energetických zdrojů do roku 2020 [1]. Na zasedání G8 v roce 2008 navrhla japonská vláda plán Cool Earth 50, který počítá s celosvětovým snížení emisí CO2 o 50% do roku 2050 [2]. V témže roceAl Gore vyzval Ameriku, aby do 10 let přešla výroba elektřiny v USA zcela na obnovitelné zdroje [3]. Lze samozřejmě diskutovat motivaci a důvěryhodnost politických plánů, ale užitečnější je položit si otázku, zda takové plány lze vůbec uskutečnit? Byl by výkon obnovitelných zdrojů dostatečný a existuje pro ně dostatek plochy? Jsme schopni vyrobit potřebné množství slunečních panelů a větrných elektráren a máme pro ně vůbec dost materiálu? Odpovědi na tyto otázky jsou nejen potřebné, ale také někdy překvapivé. Ostatně, velké změny energetiky nastanou v každém případě, protože během příštích 20 let se očekává zvýšení energetické spotřeby lidské civilizace ze současných 12,5 TW na 16,9 TW. Pro ilustraci, tento nárůst znamená např. stavbu 13 tisíc velkých uhelných elektráren.

Scénář kompletního přechodu lidské civilizace na obnovitelné zdroje energie byl nedávno publikován v Scientific American (listopadové vydání 2009, str. 58-65) [4]. Scénář je opravdu maximalistický: předpokládá přechod veškeré energetické spotřeby lidské civilizace na vodní, větrné a sluneční energetické zdroje během 20 let. Zdůrazněme znovu, že se jedná o veškerou spotřebu, tedy včetně dopravy, vytápění a dalších potřeb. Potřebné změny jsou ohromující: výstavba 3,8 milionu větrných elektráren po 5 MW, 90 tis. velkých fotovoltaických (FV) elektráren o velikosti 300 MW, 1,7 miliardy instalovaných domácích FV elektráren na střechách domů a další zdroje (přehradní nádrže, přílivové elektrárny a geotermální zdroje). Větrné elektrárny s potřebnými rozestupy by zabíraly 1 % povrchu zemské souše. Velké FV elektrárny by zabíraly další 0,3 % zemské souše.

Největší problém větrné a sluneční energie je jejich nestabilita. Ta se projevuje především na úrovni jednolivých instalací, akumulace elektrické energie v potřebném rozsahu neexistuje a jedinou cestou je tak propojení diverzifikovaných zdrojů do sítě. Naštěstí se různé obnovitelné zdroje obvykle doplňují. Vzorový scénář ukazuje, že Kalifornie by mohla vyrábět veškerou elektřinu z obnovitelných zdrojů, pokud by využila kombinaci geotermální, větrné, sluneční a vodní energetiky.Překvapivě je průměrná doba odstávky pro údržbu kratší u obnovitelných zdrojů (2 %) než u klasických uhelných elektráren (12,5 %). Navíc, odstávka individuálních FV zdrojů je díky modularitě otázkou mnohokrát menších výkonů než u klasických elektráren (typicky stovky MW).

Logická další otázka je, zda si můžeme přechod dovolit, vždyť v současnosti je elektřina z obnovitelných zdrojů několikanásobně dražší než klasická. Nicméně, zatímco obnovitelné zdroje stále zlevňují, klasické zdroje naopak dlouhodobě zdražují. Japonská agentura NEDO (New Energy Development Organization) již dlouho počítá s vyrovnáním výrobních nákladů FV elektřiny s klasickými zdroji v roce 2020. Nedávné upřesnění této prognózy posouvá datum vyrovnání na rok 2017. V takovém případě nemusíme uvažovat o tom, zda k přechodu na obnovitelné zdroje dojde či nikoliv, prostě se to stane nejvýhodnější alternativou.

[1] European package on climate - Wikipedia, the free encyclopedia.

[2] 34th G8 summit, http://www.mofa.go.jp/policy/economy/summit/2008/index.html

[3] http://www.wecansolveit.org/pages/al_gore_a_generational_challenge_to_repower_america/.

[4] Mark Z. Jacobson and Mark A. Delucchi, Scientific American 301, 58 - 65 (2009).

Zdroj: -AF-