Jaké budou zdroje energie ve třetím tisíciletí

Vysoká produkce odpadů, vysoká spotřeba surovin a fosilních paliv. To jsou hlavní znaky dnešní technicko průmyslových výrobních systémů.

Vysoká spotřeba surovin a velké množství odpadů snižují životnost tohoto produkčního systému: omezené zásoby surovin a rostoucí poškození našeho životního prostředí odpady nás v dohledné době donutí k obratu od spotřební varianty rozvoje společnosti. Budeme muset obrátit svou pozornost na zásadu, kterou ve svém hospodaření s látkami používá příroda - na koloběh všech látek. Pouze to je cesta k produkčnímu systému, schopného libovolně dlouhé existence, k trvale udržitelnému hospodářství.

V energetice to znamená odklon od využívání neobnovitelných zdrojů směrem ke zdrojům obnovitelným. Na tento přechod většinou nejsou dnešní energetické systémy uzpůsobeny. K tomu je zapotřebí nemálo času. Proto by dnešní energetické koncepce měly zahrnovat tři etapy s více či méně odlišnými cíli a prostředky:

dlouhodobá etapa - dlouhodobým cílem musí být nevyhnutelně trvalá udržitelnost. Podle dnešního stavu znalostí mohou trvalou udržitelnost v energetice zajistit pouze zdroje obnovitelné.

střednědobá etapa - střednědobá etapa se může označit jako přechodová fáze mezi dnešními systémy spočívajícími na neobnovitelných zdrojích a systémy trvale udržitelnými.

krátkodobá etapa - pro nejbližší období je nutné postavit si za cíl nastartování trendů směřujících od neudržitelných systémů k udržitelným.

Podle dosavadních zkušeností lze předpokládat, že hospodářské systémy, alespoň v dohledné době, budou mít tendenci spotřebovávat více energie než doposud. V každé z těchto tří etap existuje možnost volby mezi opatřeními na straně spotřeby energií a na straně jejich “výroby”. Otázka nestojí, jakými novými zdroji krýt rostoucí spotřebu, ale jak zajistit určitou službu (např. teplo nebo světlo).

Úspory

V jistém slova smyslu výhodná vysoká spotřeba energií v ČR na jednotku HDP ve srovnání se zeměmi, ke kterým se ČR hodlá připodobňovat, předurčuje vhodnost upřednostnění úspor.

To ovšem neznamená, že by v zemích, kde mají větší zkušenosti s čerpáním potenciálu úspor, již žádný potenciál k dispozici nebyl. Vývoj ukazuje, že s technickým pokrokem se otevírají nové možnosti pro zvětšování takového potenciálu. Je ovšem nasnadě, že nulové spotřeby dosáhnout možné nebude.

Strana “výroby” energií

Jako úspory paliva můžeme chápat jeho lepší využití. Tak např. při výrobě elektřiny v klasické uhelné elektrárně se využije primární energie v uhlí k výrobě elektřiny ze zhruba 30 %. Jaderná elektrárna hospodaří s energií v uranu ještě hůře - k výrobě elektřiny využije pouze 1 %.

Lepšího využití paliva lze dosáhnout
- modernizací klasických uhelných elektráren - hnědouhelné elektrárny uváděné dnes do provozu, např. v SRN, dosahují účinnosti více než 45 %. Dnešní tzv. čisté uhelné technologie dovolují spalovat uhlí s menším množstvím škodlivých emisí na jednotku tepelné či elektrické energie.
- teplárenstvím - kombinovaná výroba elektřiny a tepla dokáže využít paliva až z 90 %, uspoří 54 % energie oproti oddělené výrobě elektřiny a tepla. Sem můžeme zařadit i tzv. malou kogeneraci - plynové turbíny a plynové motory pohánějící generátor k výrobě elektřiny a vytápějící objekty “odpadním” teplem.
- záměnou paliva za druh, který lze využít lépe - např. záměna uhlí za plyn s možností zavedení paroplynového cyklu s využitím paliva více než 90%. Do této skupiny patří i integrované paroplynové cykly, u nichž se potřebný plyn vyrábí zplyňováním uhlí. Protože však je zplyňování uhlí energeticky náročný proces, využije se paliva k výrobě užitkové energie zhruba z 50 %.

Rozvod energií

Provoz jakéhokoli centralizovaného energetického systému je spojen se ztrátami. Tak např. ztráty při přenosu elektřiny od zdrojů ke spotřebiteli se odhadují až na 10 % (to představuje práci např. dvou bloků v JE Dukovany). Tento problém je řešitelný:
- decentralizací - jde o přisunutí zdrojů energie co nejblíže centrům spotřeby. Neznamená to ovšem roztříštění systému do individuálních provozů, ale upřednostnění např. lokálních centralizovaných systémů zásobování teplem, které umožňují nasazení kogeneračních jednotek i na bázi obnovitelných zdrojů.

Strana spotřeby energií

Hospodářství ČR se vyznačuje vysokou energetickou náročností. Největším spotřebitelem primární energie i elektřiny je průmysl, následován domácnostmi. Podíl průmyslu na spotřebě elektřiny činí 41 %, podíl domácností více než 30 % a podíl sektoru obchodu a služeb více než 20 %. Největší potenciál úspor energií je tedy třeba hledat v těchto sektorech.
- úspory v průmyslu - existuje možnost úspor elektřiny u elektrických pecí a u elektropohonů ve všech oborech průmyslové činnosti, v chemickém průmyslu pak možnost úspor u elektrolýzy.
- domácnosti - nejvíce energie se v domácnostech spotřebuje na teplo a přípravu teplé vody. Česká domácnost (plně elektrifikovaná) spotřebuje 60 % elektřiny na vytápění, 20 % na přípravu teplé vody, příprava jídel si vyžádá asi 5 % elektřiny, pouze 2 % připadnou na osvětlení a zbytek na ostatní elektrospotřebiče. Z tohoto přehledu je patrné, kde lze hledat největší úspory:
  - tepelné izolace domů
  - záměna topného systému - přechod od elektrického vytápění k vytápění v ideálním případě na bázi biomasy a solární energie
   - příprava teplé vody pomocí účinnějšího systému - např. solární ohřev nebo využití stejného zdroje jako pro vytápění
Je zřejmé, že v domácnosti, která nepoužívá elektřinu k její přeměně na teplo, hrají elektrospotřebiče i osvětlení závažnější roli, a proto v takových domácnostech je třeba věnovat více pozornosti výběru elektrospotřebičů. Zde přichází v úvahu jako úsporné opatření:
   - štítkování - kupující si podle štítku na výrobku učiní představu o energetické náročnosti jeho provozu a přizpůsobí tomu jeho výběr
   - úsporný provoz elektrospotřebičů - zde bude největší roli hrát osvěta a energetické poradenství
   - obchod a služby - v tomto sektoru se mohou prolínat opatření vhodná spíše pro průmysl s opatřeními určenými spíše pro domácnosti

Zdroje energií

Teprve po vyčerpání potenciálu úspor je rozumné uvažovat o novém zdroji energie.

I pro krátkodobý výhled lze uvažovat pouze s takovým novým zdrojem, který nebude vybočovat ze směřování k trvalé udržitelnosti. Je třeba si uvědomit, že rozhodnutí v energetice mají časově dalekosáhlé účinky. Proto je třeba důkladně zvažovat trendy ve vědě a technice, aby případné chybné rozhodnutí nezablokovalo vývoj energetiky trvale udržitelným směrem (jako např. sázka na jadernou energetiku).

Pro nejbližší dobu lze tedy akceptovat pouze zdroje, které dovolí využít energii vstupující do palivového cyklu z co největšího procenta - budou provozovány v teplárenském režimu. Tímto požadavkem je diskvalifikována jaderná energetika, která z bezpečnostních důvodů může působit ve větších vzdálenostech od center spotřeby a zároveň umí v současné podobě využít energie uranu k výrobě elektřiny z pouhého 1%. Podle současného stavu poznání se nejlépe jeví paroplynové cykly (včetně integrovaných paroplynových cyklů), na které rovněž sází rozvoj energetiky ve světovém měřítku.

Je třeba zdůraznit, že tato řešení nemají s trvalou udržitelností nic společného, lze je však akceptovat s ohledem na lepší využití paliva, což poskytne čas pro přechodovou fázi energetiky. Tento čas ovšem musí být využit k zavádění kroků k trvalé udržitelnosti neodvratně směřujících.

V našich podmínkách se v první řadě jedná o decentralizaci energetiky, což v podstatě znamená její komunalizaci. Právě menší obecní energetické projekty mohou být již dnes postaveny s úspěchem na bázi obnovitelných zdrojů - např. biomasy. Týká se to ovšem i podnikatelské sféry (projekty využívající bioplyn, energii větru, malé vodní elektrárny apod.).

Na nejnižším stupni energetiky, v energetice “domácí”, lze o možnostech trvalé udržitelnosti hovořit již dnes:
- nízkoenergetické domy nebo domy s “nulovou” spotřebou energie - dobré tepelně izolační vlastnosti v kombinaci s pasivním či aktivním využíváním solární energie (solární architektura, solární kolektory, fotovoltaika).
- domy s vytápěním na bázi obnovitelných zdrojů - biomasa, bioplyn, solární zařízení apod.

Výhled

Jakým směrem se bude energetika ubírat v příštích desetiletích ve skutečnosti je dnes obtížné odhadnout. Základními rámcovými podmínkami budou nepochybně skutečnost postupného vyčerpávání neobnovitelných zdrojů energie a zpřísňující se požadavky na kvalitu životního prostředí. Tyto podmínky si vynutí zejména důraz na vyhledávání a čerpání potenciálu úspor energií a využívání jejich obnovitelných zdrojů. To na druhé straně povede ke zmenšování tlaku na čerpání neobnovitelných zdrojů a tím k prodlužování životnosti jejich zásob. Jakkoli poskytují podle odhadů v globálním měřítku tyto zásoby stále perspektivu energetickým odvětvím založeným na neobnovitelných zdrojích, jejich nerovnoměrné rozdělení může vést k růstu mezinárodního napětí a ke konfliktům.

Nedaleká budoucnost přivede energetiku k “výhybkám” na jejím vývoji např. v podobě dožívání velkého počtu jaderných elektráren (největší podíl mají dnes bloky postavené v osmdesátých letech). Rozhodne se, jestli jaderná energetika představovala pouze epizodu ve vývoji nebo se bude dále rozvíjet na bázi zařízení akceptovatelnějších pro občany.

Ing. Dalibor Stráský,
poradce ministra životního prostředí