Článek
Napsat studii o energetice, to chce fakt odvahu. Je úplně jedno, jestli fandíte jádru či obnovitelným zdrojům energie a jak moc tíhnete k optimistickým či pesimistickým předpovědím. Figurují-li ve vašem materiálu vyšší letopočty než činí datum, kdy jej odevzdáte v mašličkách (což tak ve studiích bývá - tedy to s těmi letopočty, ne s těmi mašličkami, to už je historická metafora), neúprosný tok dějin z vašich vznešených prognóz dřív, nebo později nadělá surrealistickou poezii či sbírku humoristických povídek.
Ostatně ne nadarmo pravil Woody Allen: „Chceš-li pobavit Boha, seznam ho se svými plány do budoucna.“ A do třetice připojím osobní zážitek. Asi před deseti lety jsem šel manželce jen tak ze srandy koupit do práce křišťálovou kouli. K mému nadšení jich měli v čarodějnickém obchodu hned několik, ale trochu mě zarazilo, že některé stojí pár stovek a jiné pár tisíc. „Tohle jsou jen takové hračky, ale ty dražší fakt fungují,“ pravil prodavač s naprosto vážnou tváří a já měl fakt co dělat, abych ten smích ubrzdil.
Nicméně i bez drahé značkové (a fungující) křišťálové koule lze předpokládat, že s růstem ekonomiky i počtu obyvatel poroste i spotřeba energie, a to poměrně razantně. Čísla mluví celkem neúprosně: Zatímco před 25 lety potřebovala naše planeta asi 13,6 TW primární energie, dnes už jede na zhruba 20,4 TW, tedy o polovinu vyšší výkon. Jaký kvalt zařadí v následujících letech, v tom se vědecké odhady poněkud rozcházejí (poněkud dost). Zatímco dřívější prognózy předpovídají v roce 2050 zrychlení o další polovinu na nějakých 30 TW (třicítkáři si konečně přijdou na své!), ty pozdější počítají s otočením růstového trendu a dosažením „pouhých“ 25 TW či dokonce návratem k „úsporné“ dvacítce (ono to asi bude souviset i s poměrně mladou teorií, podle níž se má v následujících dekádách zastavit růst populace, a celkově nás začne ubývat).
Ta pravda trochu bolí, ale je užitečné ji neustále opakovat. Navzdory masivním investicím do dekarbonizace pochází stále naprostá většina primární energie (tj. bavíme se nejen o elektřině, ale i teple či pohonných hmotách) z fosilních paliv, tedy z ropy, uhlí a zemního plynu. V roce 1990 to bylo z 87 %, vloni z 82 % (au).
Ať už v roce 2050 pojedeme dvacítkou, či třicítkou, další snižování tohoto podílu bude nesmírně komplikované. A já teď vůbec nechci řešit, zda a jak intenzivně o něj máme usilovat a proč, ani jakou roli by mohlo v dekarbonizaci hrát jaderné štěpení či jaderná fúze. Chci se věnovat tomu, co zkoumali norští vědci a k čemu se v mainstreamovém narativu upínají největší naděje: větrným a slunečním elektrárnám.
Mezinárodní agentura pro obnovitelnou energii (IRENA) v souladu s „pařížskými“ intencemi a snahou udržet globální oteplování pod 1,5 °C (a neřešme teď, kterým knoflíkem se to ovládá) volá po znásobení našeho obnovitelného úsilí. V dokumentu s kouzelným názvem Tripling Renewable Power and Doubling Energy Efficiency kreslí scénář do roku 2030 s instalovaným výkonem 11 TW v obnovitelných zdrojích, přičemž z 90 % má jít o soláry a větrníky. Jak jsme na tom teď? V solárních zdrojích máme 1 TW, ve větrných 0,9 TW, dohromady tedy 1,9 TW. A safra, to máme příštích šest let co dělat…
Je takový vývoj vůbec možný? Napřed trocha matematiky. Ve statistice se uplatňuje mimo jiné tzv. exponenciální funkce a tzv. logistická funkce. Zatímco tu exponenciální charakterizuje trvalý a neustále akcelerující růst, ta logistická má tři fáze: Na začátku vypadá jako exponenciální, ale postupně se její růst zpomaluje, až se nakonec úplně zastaví.
Teď trocha historie. Vodní elektrárny se rozvíjejí v Evropě zhruba od 30. let 20. století. Zatímco na začátku jejich počet a instalovaný výkon velmi rychle stoupal, v 60. letech začal růst zpomalovat, až se v současnosti téměř zastavil.
Něco velmi podobného se odehrálo s jadernými elektrárnami – po Druhé světové válce boom, v 80. letech stagnace a v současnosti takřka paralýza. Dvě zdánlivě úplně odlišná odvětví s jinými vstupy i zákonitostmi, dva stejné příběhy. Co se zpočátku tvářilo jako exponenciální funkce, to dnes při zpětném pohledu vypadá jednoznačně jako funkce logistická.
Klíčová otázka tedy zní, zda se nyní to samé děje s větrnými a slunečními elektrárnami, a pokud ano, v jaké fázi to je. V roce 2017 se norští výzkumníci domnívali, že po strmém růstu nastal už kolem roku 2011 bod zvratu a obě křivky by se měly směrem do současnosti již rovnat do vodorovného prohnutí. Vývoj tedy podle nich i v tomto případě spěje k logistické funkci, jakkoliv příznivci zelené energie sní o nekonečné exponenciále.
Na základě historický dat a statistických odhadů vědci z Bergenu konstatovali, že globální energetický potenciál větru a slunce bude naplněn již kolem roku 2030 a celkový instalovaný výkon dosáhne dle nejoptimističtější předpovědi hodnoty 1,8 TW, pravděpodobně však spíše jen 1,6 TW.
Limits to growth in the renewable energy sector
Už dnes tedy víme, že se Norové sekli – vždyť k roku 2022 jsme měli už 1,9 TW! A ty křivky se zatím netváří, že by se chtěly zlomit do logistické funkce. Ovšem exponenciála se zjevně taky nekoná. Takže co si z té nenaplněné prognózy vlastně odnést?
Our World In Data - solární energie
Our World In Data - větrná energie
Že statistika vždy nemusí věrně odrážet pestrobarevnou realitu a že zakřivení nějakých čar ještě nutně nesvědčí o skutečných trendech (proč by mělo?). V této souvislosti však studie z Bergenu v diskuzi předkládá argumenty, které jsou možná ještě daleko cennější než všechny výpočty a odhady. Zatímco rozvoj vodních a jaderných elektráren zastavily přírodní limity, respektive neúnosné investiční náklady, v případě větrníků a fotovoltaiky identifikovali Norové hned čtyři hlavní omezující faktory. A všechny čtyři obstály až do současnosti!
První upozorňuje na to, že zelený optimismus nezohledňuje negativní vlastnosti obnovitelných zdrojů, tedy zejména jejich závislost na denní době a počasí, a tím pádem ani veškeré náklady na výrobu elektřiny (zejména náklady na udržování dobře regulovatelné zálohy).
Druhý limit vyplývá z výrazné prostorové náročnosti těchto zdrojů a z faktu, že největší výkon bývá k dispozici v relativně velkých vzdálenostech od místa spotřeby. To vyžaduje nákladné budování přenosových tras.
Třetím významným faktorem je relativně nízká životnost materiálů a zařízení, které tvoří základ větrných a fotovoltaických elektráren.
Poslední limitující faktor je ekonomický. Nestabilní zdroje produkují elektřinu s minimálními náklady a za předpokladu dobře fungujícího trhu, který není zkreslen dotacemi, nutí majitele nabízet produkci za určitých okolností dokonce za zápornou cenu! A v takové situaci se sotva najdou zájemci o nové investice v této oblasti… Obnovitelným zdrojům tak hrozí doslova kanibalizace vlastních kapacit.
„Jsme si dobře vědomi nejistot kolem logistické předpovědi: technologický pokrok (například v oblasti větrné energie nad oceány) nebo nepředvídatelný průlom v energetice (například jaderná fúze) může vést k tomu, že vývoj nabere úplně nový směr,“ píší norští vědci v závěru své studie. Zároveň ovšem namítají: „Protože však zatím nic takového není na obzoru, současná data bychom měli považovat za včasné varování o rozšiřujícím se rozporu mezi ambicemi a skutečným růstem.“
Vzkaz pro politiky a odborníky v energetice je to poměrně srozumitelný: Přestaňme si malovat, kolik čeho budeme mít za pět, deset, patnáct let. Je na čase oprostit se od ideologických tezí a místo nich pozorně vnímat reálný vývoj kolem sebe. A pak se nám možná před očima vyjeví ty jediné správné křivky. Ostatně tipl bych si, že ani to jádro ještě zdaleka neřeklo poslední slovo a místo logistického hřbitova ho v následujících letech čeká exponenciální renesance.
Článek vznik v rámci projektu Energie ve dne v noci.
