Energetika 3.časť : Aký podiel obnoviteľných zdrojov energií je ešte udržateľný?
V prvej časti sme písali o tom, že nízkoemisná energetika sa nedá a nebude dať vybudovať bez veľkej účasti jadrovej energie. Zelený optimizmus obnoviteľných zdrojov, narazí v mnohých krajinách na svoje limity použitia. V niektorých krajinách s vhodnými geografickými podmienkami môže byť podiel obnoviteľných zdrojov na generovaní elektriny vyšší, aj nad 50% (napr. južné slnečné štáty). V ojedinelých prípadoch dokonca 100% (Island- geotermálne zdroje), avšak v drvivej väčšine krajín obnoviteľné zdroje nedokážu vyrobiť potrebné množstvá energie. Od istého pomeru energetického mixu kde obnoviteľné zdroje začnú tvoriť väčší podiel, dochádza k značným problémom. Tieto problémy sú spôsobené hlavne nestálosťou týchto zdrojov a od istého momentu je treba mať na zabezpečenie stabilných dodávok k dispozícií záložné zdroje, tým viac, čím je väčší pomer obnoviteľných zdrojov a ich nestálosť aj v okolitých krajinách. V hypotetickej spoločnosti, ktorá by chcela 100% svojej elektrickej energie vyrobiť len z OZE, by bolo potrebné vybudovať masívne úložiská energie, alebo mať v zálohe omnoho väčšie záložné zdroje v podobe fosílnych palív. Čo by sa následne prejavilo obrovskými investíciami a zároveň aj extrémnym zaťažením životného prostredia samotného. To by sa následne prejavilo aj vyššími emisiami. Je to paradox, ale 100% energetická závislosť na OZE by emisie paradoxne mohla zvýšiť viac, ako samotné priame spaľovanie fosílnych palív. To je stav, ktorý nechceme dosiahnuť.
V našich podmienkach sa ukazuje optimálny pomer OZE na úrovni maximálne 30-35%. Najlepší energetický scenár napr. pre Českú republiku, spočíva v pomere 62% jadro a 35% OZE. Túto analýzu publikovala Česká Akademie Věd v rámci štátnej energetickej koncepcie a vytvorila matematický model v rámci projektu Strategia AV21, Výskumní program udržitelná energetika.
V úvode tejto správy sa dozvieme, že počas inverzných zimných nocí, dnes dokážu obnoviteľné zdroje v Česku dodať do siete sotva 0,3% potrebnej energie. To aj napriek tomu, že sa v posledných 15 rokoch masívne investuje do OZE. Aj napriek tomu OZE dnes v Česku vyrobia v zime sotva 1% energie. Aj keby sa kapacity výkonu obnoviteľných zdrojov navýšili o 1000%, aj tak by Česku chýbalo v zimných dňoch 5,3 GW energie. Rezervné kapacity - plynové elektrárne by sa museli navýšiť trojnásobne.
Správa spomína aj Nemecko a ich Energiewende a snahu odstaviť jadrové elektrárne do roku 2022. Napriek investíciám do OZE na úrovni takmer bilióna euro, má Nemecko dnes emisie CO2 na obyvateľa asi 10x väčšie ako napr. Francúzsko, ktorá stavia predovšetkým na jadre.
Prečo je scenár 93-96% energie
z obnoviteľných zdrojov nereálny a aj vysoko neekonomický? Treba
vziať v úvahu, že v trvalo udržateľnej ekonomike, ktorá by bola
postavená čisto na energii z obnoviteľných zdrojov (prevažne FVE
a veterných parkov) treba počítať s nákladmi na udržiavanie celého
systému vchode a častým obmieňaním. V spoločnosti, s iba OZE by
nebol k dispozícií iný flexibilný zdroj inej energie, ako je tomu dnes
v mnohých prípadoch vďaka relatívne nízkemu podielu OZE. Napr. Dánsko,
ktoré získava cez 40% energie z veterných fariem, dokáže prípadný rýchly
výpadok (menej vetra v Severnom mori) rýchlo nahradiť dodávkami
z jadrových elektrárni zo Švédska. Rakúsko zas v prípade nepriaznivého
vodného stavu, dokáže v čase špičiek využiť energiu z Česka, prevažne
z jadra atď.
Vo svete, alebo len v EÚ, kde by všetci boli závislí len na obnoviteľných zdrojoch, niečo také nebude možné. Každý štát by si tak musel vybudovať a tak či tak ponechávať rozsiahle záložné zdroje na fosílne palivá, prevažne plynové elektrárne. Tie by museli mať mnohonásobné kapacity, aby boli dodávky bezpečné a stabilné. A napriek tomu, by sa v časoch krajne nepriaznivých poveternostných podmienok nedali vylúčiť časté blackouty. Na druhej strane by sa všetky obnoviteľné zdroje, po skončení svojej životnosti, museli urýchlene nahradiť novými systémami, aby podiel energií neklesol. Kvôli nízkej hustote toku energie spotrebujú OZE o niekoľko rádov viac konštrukčných materiálov, než elektrárne s väčšou produkciou a ich životnosť je omnoho kratšia.
Napr. správa AV ČR uvádza, že v prípade scenára 93% energie z OZE by bolo potrebné v Česku nainštalovať pol miliardy fotovoltaických panelov a pokryť plochu cca 2% územia ČR. Toľko dnes tvoria všetky zastavané plochy krajiny, vrátane všetkých obcí a miest. Ďalej postaviť minimálne 8222 veterných turbín. Kvôli nestálosti OZE by bolo potrebných na akumuláciu vybudovať minimálne 77 batériových fariem, každá o rozmeroch dediny. Kvôli udržateľnosti tohto molocha v chode a životnosti systémov, ktorá je uvažovaná 20 rokov pri elektrárňach a 10 rokov pri batériách, bude potrebné každý jeden deň zrecyklovať a opätovne nainštalovať 70 000 FV panelov, konkrétne 1120 ton zmesi skla, olova, medi, hliníku, striebra a recyklovať a postaviť jednu veternú turbínu o výške 100 metrov. Ďalej každý deň recyklovať a nahradiť kamión batérií, ktoré obsahujú taktiež množstvo nebezpečného odpadu.
V tomto dôsledku by bol takýto systém veľmi ťažko udržateľný. Uskutočniť by sa to dalo len za cenu obrovských vstupných nákladov na suroviny a následnú recykláciu, čo by samo o sebe zvýšilo aj uhlíkovú stopu, teda v priamom rozpore s tým, čo chceme dosiahnuť. Museli by sme sa zmieriť s devastáciou zdrojov a surovín. Mnohé suroviny a materiály potrebné na OZE sú okrem iného nerasty mimo dosahu Európy a zároveň ich hustota v zemskej kôre je veľmi riedka. Dnes je napr. vypočítané, že na výrobu jednej GWh energie spotrebuje fotovoltaická elektráreň na výstavbu 140x viac ocele a 28x viac betónu ako jadrová elektráreň. Ďalšie zaťaženie životného prostredia by bolo spojené s potrebou recyklácie a zneškodňovania odpadov.
Takýto scenár, by výrazne poškodil životné prostredie a v konečnom dôsledku viac zvýšil aj samotné emisie CO2/obyvateľa. Správa AV ČR a model vypočítal, že v prípade scenáru 62% jadro a 35% OZE, by boli emisie na obyvateľa na úrovni 456 ton/obyv./rok. V prípade scenára s dominantným zastúpením OZE (93%) by emisie činili cez 1000 ton CO2/obyv./rok. Teda o 2x viac. To je samozrejme spôsobené vyššie uvedenými faktormi a nákladmi spojenými s výstavbou, recykláciou, udržateľnosťou, ale aj zapájaním väčšej rezervnej kapacity z fosílnych palív –plynu. Pre záchranu klímy a ekológiu najlepší scenár je teda verzia s väčším zastúpením jadrovej energie a doplnkom OZE. Správa tiež odporúča rozvíjať inovácie v rámci jadrovej energetiky, najmä programov na výskum jadrovej fúzie a malých modulárnych reaktorov, či hlbinných geotermálnych vrtov.
Nechcem, aby tento článok vyznel ako kritika obnoviteľných zdrojov. Samozrejme OZE sú potrebné, majú svoj zmysel a potrebujeme s nimi aktívne počítať v celkovej transformácií v energetike. Článok len poukazuje na iracionálnu nezmyselnosť, nasilu pretláčať OZE vo vysokých pomeroch, a to najmä v lokalitách, kde to nedáva geografický zmysel.
V oblasti energetiky sa musíme vrátiť k zdravému rozumu. OZE majú zmysel ak tvoria ostrovný systém a spotreba energie je blízko výroby. Odpadá nákladná distribúcia. Majú teda OZE na dome zmysel? Samozrejme. Majú zmysel ak napájajú malé komunity a obce? Samozrejme. Zmysel OZE sa stráca, ak sú napájané v obrovskom meradle a hlavne v lokalitách, kde je význam malý. V severnej Európe nemajú FVE veľký racionálny zmysel, Ani veterné turbíny na miestach, kde nefúka. Na druhej strane tu máme krajiny, ktoré majú geografickú polohu priaznivú pre vyšší pomer OZE z celkového energetického mixu a môže to byť ekologické aj významné. Pomer 35% OZE tak platí zväčša pre oblasti strednej Európy, kde nie sú moc podmienky naklonené vysokému slnečnému svitu a pravidelných vetrov. Napr. južné štáty Španielsko, Taliansko a pod. môžu mať podiel FVE väčší. Taktiež veterné oblasti ako Dánsko (pobrežie) Británia , môžu viac využívať energiu z vetra. Avšak tieto zdroje nedokážu pokryť ani ich potreby. Budú teda potrebovať racionálny energetický mix.
Užitočné zdroje:
Václav Smil: Ako naozaj funguje svet (2022)
David J.C. MacKay: Obnoviteľné zdroje energie -s chladnou hlavou (Cambridge 2009)
Our World in Data: https://ourworldindata.org/
Green Deal a role jaderné energetiky v ČR: Jan Horáček, Slavomír Entler (AV ČR 2022)