Miroslav Vinkler: Rub obnovitelných zdrojů energie

Hurá na Bastilu

Do roku 2050 se chce Evropa stát prvním klimaticky neutrálním světadílem. Jak bylo upřesněno v posouzení dopadů k plánu dosažení cíle v oblasti klimatu spočívajícího ve snížení skleníkových plynů o 55%, je třeba, aby podíl obnovitelných zdrojů energie do roku 2030 dosáhl 38–40%.

Strategie pro integraci energetického systému zdůrazňuje, že budoucnost energie musí spoléhat na neustále rostoucí podíl geograficky distribuované výroby energie z obnovitelných zdrojů, která flexibilně integruje různé nosiče energie při zachování efektivního využívání zdrojů a zabránění znečišťování a ztrátě biologické rozmanitosti.

Politická priorita EU získat světové vedoucí postavení v oblasti obnovitelných zdrojů energie je podpořena přítomností obnovitelných zdrojů energie ve všech rozměrech energetické unie a přináší první ovoce.

Například 30.4.2017 vítr a slunce dodávalo ve špičce 85 % německé spotřeby elektřiny.

Německo v roce 2018 pokrylo 38,2% a v roce 2019 již 42,6% své hrubé spotřeby elektřiny z obnovitelných zdrojů. V roce 2020 poprvé překonal objem vytvořené elektrické energie v EU z obnovitelných zdrojů energie z fosilních paliv. Z obnovitelných zdrojů pocházelo 38% elektřiny.

Je všechno tak růžové jak to vypadá?

Protože problematika blackoutů je celkem známa, uvedu, že pouze v lednu 2020 Německu hrozil 2krát výpadek sítě kvůli fluktuaci větrné energie. O stabilizaci se zasloužil čerstvě položený podmořský kabel o délce 630 km Německo-Norsko o výkonu 800 MW při investici 2 mld. €, druhý o výkonu 1400 MW se má pokládat v nejbližší době. Německo si tak z Norska udělalo největší giga baterii na světě a snížilo riziko blackoutů.

Efektivita OZE

Pro posouzení efektivity energetických zdrojů je používáno vedle nákladů na jednotku instalovaného výkonu, nákladů na primární zdroje vztažené na jednotku produkované energie a ročního fondu pracovní doby i několik další parametrů. Jedněmi z nich jsou: Doba energetické návratnosti EPT (energy payback time) – tj. za jakou dobu vyrobí energetická výrobna stejné množství energie pro vnější odběratele, jako bylo celkem vynaloženo na její stavbu, provoz za celou dobu životnosti a úplnou likvidaci. Pro srovnání je EPT:

• uhelné nebo jaderné elektrárny 3 – 4 měsíce (životnost min. 30 let)
• VE 8 – 16 měsíců (životnost cca 15 let)
• FVE (ve stř. Evropě) 4 – 12 let (životnost cca 15 - 20 let)

Parametr energetické výkonnosti – výtěžný poměr HR (harvest ratio) – tj. kolikrát více energie za dobu životnosti energetický zdroj vyrobí, než bylo vynaloženo na jeho stavbu, celou dobu provozování a úplnou likvidaci po skončení jeho životnosti. Pro srovnání je HR:

• uhelné nebo jaderné elektrárny 120 – 140 x
• větrné elektrárny 12 – 30 x
• sluneční elektrárna s fotočlánky (ve stř. Evropě) 2 – 5 x

Bez dotací na vykoupenou elektřinu by se žádné větrné, fotovoltaické ani bioplynové elektrárny nestavěly. Přesto jen do fotovoltaiky v ČR při cca o 10 % vyšším instalovaném výkonu byly vloženy investice srovnatelné s náklady na výstavbu 1 bloku JE Temelín o výkonu 1000 MW.

Energetická hustota je jednoduše množství energie uvolněné na jednotku hmotnosti anebo na jednotku objemu. Historicky jsme se ubírali od zdrojů s menší energetickou hustotou ke zdrojům s hodnotou vyšší. Dřevo má energetickou hustotu za nejlepších podmínek 18-21 MJ/kg, uhlí mezi 20-30 MJ/kg a ropné produkty okolo 42 MJ/kg. Energetická hustota uranu, U3O8, uvažujeme běžný lehkovodní reaktor, bez přepracování je 500 000 MJ/kg.

Hustota energetického toku udává tok energie na jednotku horizontální plochy země nebo vody. Její jednotkou jsou v tomto případě watty na metr čtvereční (W/m2) a její násobky. Jedna z obrovských výhod hustoty energetického toku je, že nám dovolí vyhodnotit a porovnat množství energetických toků z různých zdrojů.
Hustota energetického toku

• jaderná elektrárna 1280 W/m2
• uhelná elektrárna 780 W/m2
• vodní elektrárna 9 W/m2
• geotermální elektrárna 287 W/m2
• FVE 4,5 W/m2
• VE 3 W/m2

Jako perličku lze uvést otázku, jakou hodnotu má HET u naší civilizace? Výpočtem stanovena průměrná hodnota 0,135 W/m2, ale Německo má potřebu více jak 1 W/m2. Vezmeme-li v úvahu technologický pokrok, který nás čeká v dohledné budoucnosti, znamenalo by to, že něco přes 20% celkové rozlohy Německa by muselo být zastavěno solárními panely k pokrytí spotřeby energie. V případě větrných elektráren je potřeba osadit o něco více jak 40% celkové plochy Německa.

Zásadním problémem světa však jsou trvale rostoucí spotřeby všech energií, které činí cca 160 TWh. Její členění je následující: ropa 34 %, uhlí 27 %, zemní plyn 24 %, hydro 7 %, jádro 4 %, OZE 4 % (2018).

V roce 2010 činily výdaje na energii více než 6 bilionů USD, tedy přibližně 10 % světového hrubého domácího produktu (HDP). Evropa utrácí téměř 25% světových výdajů na energii, Severní Amerika téměř 20% a Japonsko 6%.

Z dostupných údajů lze dopočítat, že energetická spotřeba vztažená na osobu, je v USA 2,2 x vyšší než je v EU a 10 x vyšší než v Číně (kde ale enormně roste).

Vystřízlivění a kde soudruzi z NDR udělali chybu

Všechna zařízení na výrobu energie musí být vyrobena z materiálů extrahovaných ze Země. Žádný energetický systém není ve skutečnosti "obnovitelný", protože všechny stroje vyžadují nepřetržitou těžbu a zpracování milionů tun primárních materiálů a likvidaci soustrojí, které se nevyhnutelně opotřebují. Ve srovnání s uhlovodíky znamenají "zelené stroje" (VE, FVE) v průměru desetinásobné zvýšení množství extrahovaných a zpracovaných materiálů za účelem výroby stejného množství energie. To znamená, že jakékoli významné rozšíření dnešní skromné úrovně zelené energie - v současnosti méně než 4% celkové spotřeby např. USA (oproti 56% z ropy a zemního plynu) - vytvoří bezprecedentní nárůst celosvětové těžby potřebných minerálů a radikálně zhorší stávající environmentální a pracovní podmínky zejména v rozvojových zemích.

Gravitace zelené energie

Stavba větrných turbín a solárních panelů k výrobě elektřiny a také baterií na pohon elektrických vozidel vyžaduje v průměru více než desetinásobek množství materiálů ve srovnání se stavebními stroji používajícími uhlovodíky na dodání stejného množství energie.

Nahrazení uhlovodíků ekologickými stroji podle současných plánů - bez ohledu na snahy o mnohem větší expanzi - výrazně zvýší těžbu různých kritických minerálů po celém světě. Například jedna baterie pro elektromobily o hmotnosti 450 kg vyžaduje extrahování a zpracování přibližně 225.000 kg materiálů. Průměrně po dobu životnosti baterie každý kilometr řízení elektrického automobilu "spotřebuje" 2,4 kg Země. Při použití spalovacího motoru se spotřebuje asi 0,05 kg paliva na km.

Ropa, zemní plyn a uhlí jsou potřebné k výrobě betonu, oceli, plastů a čištěných minerálů používaných k výrobě zelených strojů. Energetický ekvivalent 100 barelů ropy se používá v procesech k výrobě jediné baterie, která dokáže uložit ekvivalent jednoho barelu ropy.

Do roku 2050, se současnými plány, bude množství opotřebovaných solárních panelů - z velké části nerecyklovatelných - představovat dvojnásobnou tonáž veškerého dnešního globálního plastového odpadu spolu s více než 3 miliony tun nerecyklovatelných plastů z opotřebovaných větrných turbín. Do roku 2030 se více než 10 milionů tun baterií za rok stane odpadem.

Například nahrazení energetického výkonu z jedné turbíny na zemní plyn o výkonu 100 MW, která je přibližně o velikosti obytného domu (vyrábí dostatek elektřiny pro 75 000 domácností), vyžaduje nejméně 20 větrných turbín, z nichž každá má velikost přibližně jako Washingtonův památník, který zabírá přibližně 16 čtverečních km půdy.

Studie Světové banky uvádí: „Zelené technologie... jsou ve skutečnosti podstatně materiálově náročnější než současné tradiční systémy zásobování energií založené na fosilních palivech.

Ve srovnání s elektrárnou na zemní plyn vyžadují všechny OZE (slunce,vítr,voda) nejméně 10krát tolik vytěžených, přemístěných a přeměněných tun pomocí strojů, aby dodaly stejné množství energie.

Vybudování jediné větrné farmy o výkonu 100 MW vyžaduje přibližně 30 000 tun železné rudy a 50 000 tun betonu a 900 tun nerecyklovatelných plastů pro obrovské lopatky rotorů.

Se solárním zařízením (FVE) je tonáž v cementu, oceli a sklu o 150 % větší než u VE, a to při stejném energetickém výkonu.

Pokud mají být k napájení 24/7 použity náhodné zdroje energie (větrná a sluneční), bude zapotřebí ještě většího množství materiálů. Je třeba postavit další zařízení, zhruba dvakrát až třikrát tolik, aby bylo možné vyrábět a ukládat energii, když je k dispozici slunce a vítr, pro použití v době, kdy nejsou. Pak jsou potřebné i další materiály potřebné k vybudování úložiště elektřiny. Z hlediska kontextu by úložný systém v užitkovém měřítku dostatečný pro větrnou farmu o výkonu 100 MW znamenal použití nejméně 10 000 tun baterií třídy Tesla.

Současné scénáře čisté energie představované Světovou bankou (a mnoha dalšími) budou v příštích několika desetiletích vyžadovat zvýšení dodávek vzácných prvků takto:

• neodym + 1 000–4 000%
• indium až o 8 000%
• kobalt o 300–800%
• lithium + 2000%
• nikl, dysprosium a telur, o 200–600%

Studie sponzorovaná nizozemskou vládou dospěla k závěru, že samotné nizozemské zelené ambice by spotřebovaly hlavní podíl globálních minerálů. „Exponenciální růst [globální] kapacity výroby energie z obnovitelných zdrojů,“ poznamenala studie, „není při současných technologiích a roční produkci kovů možný.“

Na každou tunu vyčištěného prvku musí být fyzicky přesunuta a zpracována mnohem větší tonáž rudy. U vzácných zemin se na tunu prvku těží asi 20 až 160 tun rudy. U kobaltu se těží zhruba 1500 tun rudy, aby se dostala jedna tunu prvku. Do počtu ekonomických a environmentálních nákladů je třeba zahrnout také tzv. skrývku, cca 3-7 tun na tunu rudy.

Jedním z dalších energetických faktorů, které chybí při analýze energie tzv. čistých technologií, je způsob, jakým jsou dodávány materiály. Více než 75% veškeré ropy a 100% zemního plynu se přepravuje na trhy potrubím (většina zbývajících tunokilometrů na lodích). Potrubí je energeticky nejúčinnějším prostředkem k přemísťování tun materiálu. Téměř všechny materiály použité k výrobě OZE jsou však pevné a velmi velká část bude přepravována kamiony. Používání nákladních vozidel místo potrubí s sebou přináší navýšení o 450 tun na km při přepravě OZE energetických materiálů.

Konečně, v jakémkoli poctivém zápočtu v oblasti životního prostředí existuje nutnost tzv. ekologické likvidace pro velmi velké množství baterií, větrných turbín a solárních článků po ukončení jejich životnosti.

U mnoha zastánců zelené energie se řešení všech těchto výzev s odpady nachází ve frázi o „snižování, opětovnému použití a recyklaci“.

Mantra „snižování, opětovného použití a recyklace“ zakořeněná v moderní kultuře se stala součástí prakticky všech analýz a politických návrhů z oblastí Zeleného údělu.

Jaká je realita

Opětovné použití je obecně irelevantní, protože naprostou většinu všech produktů nelze znovu použít. Moderní politiky a snahy „omezit a recyklovat“ byly do značné míry motivovány cílem snížit množství odpadu na skládky. Co se tedy stane s rychle rostoucím počtem větrných / solárních / bateriových zařízení, které se vyrábějí? Odpověď: téměř vše se nakonec objeví na skládkách odpadu. Samotný čínský odpad z baterií již podle odhadů v roce 2020 dosáhne 500 000 tun. Do roku 2030 přesáhne miliony tun ročně. V současné době je recyklováno méně než 5 % těchto baterií.

Pokud se naplní současné předpovědi Mezinárodní energetické agentury (IEA), bude do roku 2050 existovat více než 3 miliony tun nerecyklovatelných plastových lopatek turbín ročně.

Recyklace

Pro obhájce zelené energie zahrnuje idealizovaná vize recyklace nasazení „oběhové ekonomiky“ jako priority číslo jedna pro řešení hmotných dopadů čisté technologie. Ale myšlenka oběhové ekonomiky zelené energie založená na cíli 100 % recyklace je pouhý sen. Současná tonáž globálního elektronického odpadu se rovná „hmotnosti všech komerčních letadel, která byla kdy vyrobena“ a podle předpovědí se v příštích několika desetiletích zdvojnásobí. Zatím je většina recyklace elektronického odpadu - stejně jako mnoho jiných odpadů – přemístěna do rozvojových zemích, které jsou ochotné zajistit pracovně náročné, převážně neregulované a někdy i nebezpečné „procesy“. Například Ghana je místem, kam Evropa vyváží největší množství svého elektronického odpadu.

Správné pojmenování by také mohlo znít odpadový neokolonialismus.

(V roce 2019 byly společnosti Apple, Google, Tesla, Dell a Microsoft obviněni v žalobě podané u federálního soudu USA pro využívání dětské práce v Kongu, nyní probíhá vyšetřování u řady čínských solárních firem pro podezření ze zneužívání otrocké práce.)

Jak sami vidíte, přechod fosilní energetické infrastruktury na obnovitelné zdroje je mnohem složitější a náročnější, než jsme si vůbec kdy dokázali představit.

Další dobrou otázkou je, kdo a z čeho to všechno zaplatí? Tady se nejedná o miliardy, ale biliony USD, nebo chcete-li biliony €.

A budeme-li k sobě poctiví, musíme si přiznat, že žijeme na dluh. Tyto investice jsou kryty úvěry od bank, kde si je berou jak soukromí, tak i státní investoři prostřednictvím centrálních bank, které do globálního finančního oběhu napumpovaly astronomické částky.

Celý svět, jak je všeobecně známo, žije na dluh a v žádném případě to nevypadá, že by se něco mělo změnit. Ba naopak, dluhy rostou ve všech sektorech a to enormním tempem. Bohužel, současná krize rozjela tiskárny na plné obrátky a dluhová bublina se neustále nafukuje a zadělává na možné budoucí problémy. Celý svět nyní bojuje s pandemií koronaviru a globální dluh na konci roku 2020 dosáhl rekordní výše - 277 bilionů USD.

Politika centrálních bank napříč světem, se nese v duchu "dopování" ekonomik dalším a dalším tištěním nekrytých „papírků“. Nejde jen o kvantitativní uvolňování.

Centrální banky stále dál vymýšlejí další zásahy, kterými chtějí podpořit ekonomiku a vymanit se z této krize.

A OZE jsou z tohoto pohledu obzvláště hýčkané, neboť jsou nestřízlivě podporovány vládami, těší se podpoře zejména levicových intelektuálů, městské populace a radikální části mládeže, volající nejen po změně energetické infrastruktury, ale současně i po zásadní změně společenských poměrů.

Celý zelený energetický boom nelze z pohledu skutečné ochrany životního prostředí nazvat jinak než chválou bláznovství, projevující se nenasytnou kořistnickou exploatací krajiny a přírody ve jménu skvělých zisků, navenek zakrytých pod líbivou frází o boji proti klimatické změně. Postačí se podívat na tempo růstu akcií tzv. zelených firem na burzách. Prudký růst ceny akcií americké automobilky Tesla v loňském roce vytvořil armádu milionářů, kteří sami sebe začali nazývat Teslanaires. Tedy pojmenováním, které vzniklo spojením názvu Tesla a anglického slova millionaire – milionář. Akcie firmy, která se zaměřuje na výrobu elektromobilů a u jejíhož zrodu stál podnikatel Elon Musk, jen loni zpevnily o více než 700 procent.

Stejným způsobem pod záminkou rozšiřování pravé boží víry před několika sty léty docházelo ke zotročování i genocidě domorodého obyvatelstva v Asii, Africe i Americe evropskými kolonizátory, aby zpět do mateřských zemí namířil proud zlata, stříbra, koření a otroků, což byl pravý motiv hlásání božího slova dobyvateli.

Můžeme klamat sebe, můžeme klamat i ostatní, ale matematické, fyzikální i biologické zákony prostě ukecat nejde. Z pohledu vybraných komplexních ukazatelů efektivity energetických zařízení, výše uvedených, jsou OZE výhybkou na slepou kolej a vůbec nejsou tím, za koho se vydávají. Naopak, přispívají k další ztrátě nejen evropské, ale i globální biodiverzity, jako klíčového ukazatele kvality životního prostředí.

A jak doloženo doslova kupeckými počty, kvalita životního prostředí se v důsledku masívního nasazení OZE zásadně zhorší. Zatímco ropné a uhelné společnosti jsou veřejně přitloukány na kříž jako hlavní viník údajné změny klimatu, stejné, ne-li horší, poškozování životního prostředí zeleným byznysem nám nevadí?