Proč Green Deal tak drhne? Na vině je železný zákon o energetické hustotě

Až se budete chtít s někým parádně pohádat, zapomeňte na Fialu s Babišem, kteří zrovna teď vykazují více spisovatelské aktivity než bratři Grimmové. Vykašlete si i na Spartu se Slavií, tam už asi bohužel není o čem (fňuk). Chcete to mít na jistotu? Vytáhněte Green Deal! Je to výzva? Příležitost? Nebo slovy Sira Humphreyho spíše „neřešitelná příležitost“? Nebo snad tuto politiku nejlépe vystihuje Chandlerova metafora „brány pekla dokořán a všude jen červy“? Ať toto téma otevřete prakticky s kýmkoliv, garantuji vám, že toho budete litovat.

Na jedné věci se ale podle mě shodneme skoro všichni, tedy já, vy, Dana Drábová, šéf Shellu, Greta, Saša Vondra i Uršula: Ať je to, co je to, zoufale se to nedaří.

Posuďte sami.

Evropská unie nestihne do roku 2030 zvýšit instalovaný výkon větrných elektráren na 425 GW (dnes má 285 GW), solárních elektráren na 600 GW (dnes 338 GW), počet tepelných čerpadel na 60 milionů (dnes 20 milionů), výkon bateriových úložišť na 200 GW (v roce 2023 jen 16 GW!) a už vůbec ne roční spotřebu zeleného vodíku na 20 milionů tun (dnes 7,2 milionů tun a 99,7 % je z fosilních zdrojů). A to jsem ještě vynechal dekarbonizaci dopravy a průmyslu. I tak jsem stvořil nejděsivější větu v dějinách (která překonala i Máma mele maso) a jdu si dát rovnou tabletu proti klimatickému žalu…

V posledních měsících jako by v oblasti energetické tranzice platilo „žádné zprávy, dobré zprávy“. Krachují či omezují se projekty offshore farem, baterkáren i přeshraničních vedení. Firmy, které měly vyrobit Green Deal, odcházejí z Evropy. Hodně za očekáváním zůstává rozvoj klíčových „nových“ technologií: elektrolyzérů (tohle je důvod těch uvozovek), elektrických pecí i CCS.

Souběžně se Evropa zbavuje stabilních či řiditelných elektráren. Za deset let uhlí minus 42,5 GW a jádro minus 19,2 GW. Zemní plyn sice plus 33 GW (což vyvolá úsměv na rtu jen v případě, že zapomeneme, odkud ten plyn je), ale když se vezme sakumprásk všechno stabilní či řiditelné dohromady (včetně biomasy, ZEVO, geotermálů, bioplynek či takových chuťovek jako mazut či ropné břidlice), celkově jsme na minus 66,42 GW. Jinými slovy starý kontinent přišel o 13 % regulovatelného výkonu, ekvivalent 33 Temelínů (au!).

Kdyby přiletěl mimozemšťan a dal by mi minutu na to, abych mu vysvětlil, co se to děje v evropské energetické politice, zjednodušil bych mu to asi takto: Děláme vše pro to, abychom měli co nejvíce zdrojů na počasí závislé energie a co nejméně zdrojů na počasí nezávislé energie.

Výsledek? Drahá elektřina a velmi drahá elektřina při bezvětří, nestabilní elektrizační soustava, exodující či kolabující průmysl, systematicky stoupající dovozní závislost a úměrně klesající energetická bezpečnost. Nejsmutnější je však to, že se nám nedaří ani ta udržitelnost, tedy to jediné, o co posledních 20 let fakt cíleně usilujeme! Do roku 2030 Evropská unie zcela určitě nesníží emise skleníkových plynů o 55 % oproti roku 1990. Aktuálně schválená politika povede při nejlepší vůli k hodnotě 51 % (a to máme co dělat, protože k roku 2023 jsme byli s bídou na 36 %).

Tristní je pohled i na dílčí cíle vytčené do roku 2030. V sektorech zemědělství, vytápění a silniční dopravy (trochu svazácky označovaných jako „sektory společného úsilí“) nedosáhneme na avizovaných 40 % o 6,2 procentního bodu. Podíl výroby OZE na hrubé konečné spotřebě se vyšplhá jen na 38,5 % místo stanovených 42,5 %. V oblasti energetické účinnosti lze očekávat zlepšení pouze o 5,8 % oproti cílovým 11,7 %. Pokračovat už raději nebudu, byť bych mohl ještě dlouho… Raději si trochu zanadávám.

Sakra práce, jak je to možné, když do dekarbonizace každý rok nalijeme v Evropě stovky miliard eur?! Hypotézy jsou v zásadě dvě. Ta první říká, že Green Deal drhne kvůli blíže nespecifikovaným fosilním lobbistům, kteří aktivně brání transformaci a zavádění pokrokových technologií. Tedy kvůli uhlobaronům, petrobaronům, gazbaronům (kteří všichni patří mezi největší investory do transformačních projektů, což už je vrchol drzosti), dále kvůli Václavu Klausovi staršímu, Lukáši Kovandovi, Filipu Turkovi a samozřejmě i kvůli mně (sorry, já nechtěl). Vzhledem k tomu, že jsem se sám posadil na lavici obžalovaných, nebudu tento narativ rozporovat a jako správný spin doctor odvedu pozornost tím, že nabídnu alternativní příběh.

Vzpomínáte na Pjotra Kapicu? Jo, to je jeden z Rusů, který varoval Evropu před… Rusy. A který při proslulé přednášce ve Stockholmu v 70. letech pracoval s oním protivně komplikovaným pojmem hustota energetického toku či energetická hustota. Tak jeho myšlenky teprve nedávno uchopil americký novinář Robert Bryce a v sympaticky krátké a jednoduché eseji pojmenoval skutečné příčiny současného dekarbonizačního marastu (načež byl neomylně označen za fosilního lobbistu). Kouzlo jeho přístupu spočívá v tom, že se tolik nebabrá ve fyzice, které stejně skoro nikdo nerozumí, a zaměřuje se na vysvětlení jejích energetických a ekonomických důsledků.

Bez trochy té fyziky se ale bohužel neobejdeme. „Energetická hustota je veličina, která nám říká, kolik Wattů jsme schopni dostat z metru čtverečního, litru či kilogramu daného zdroje,“ píše Bryce a přikládá poněkud zdrcující tabulku, kterou sestavil na základě různých veřejně dostupných dat. Podle ní generuje na jednotku rozlohy plyn či jádro 200× vyšší výkon než sluneční záření a 2000× vyšší výkon než vítr (o kukuřičném biopalivu ani nemluvě).

To je toho. Tak ty nové zelené elektrárny budou trošku větší. Hlavně když budou čisté, ne? Holt se to hřiště za obcí udělá menší a na tom poli vedle bude jen řepka a už ne brambory. Bohužel to ale rozhodně není jediný a už vůbec ne nejzávažnější důsledek orientace na „řídkou“ výrobu. V následující pasáži se s Robertem Brycem pokusím identifikovat ty podstatné. Dopředu předesílám, že většinou budu srovnávat nesrovnatelné, protože na počasí závislá výroba nikdy nebude to samé jako řiditelná výroba. Nicméně vzhledem k tomu, že ta nespravedlnost bude výhradně na úkor řiditelných a ve prospěch na počasí závislých zdrojů, věřím, že mi to odpustíte.

1. NIMBY efekt

Dáme si závod. Já zkusím v Česku postavit jednu velkou paroplynku, vy odpovídající počet větrných elektráren. I kdyby mi to trvalo deset let, troufám si tvrdit, že nad vámi vyhraji. Abyste se mnou totiž srovnali krok alespoň v instalovaném výkonu (nikoliv ve výrobě), museli byste těch větrníků vykmitnout minimálně 400, tedy dvakrát tolik, než jich v Česku vyrostlo za 30 let…

Je evidentní, že s prostorovou náročností jakéhokoliv (nejen energetického) projektu nezadržitelně stoupá i NIMBY efekt. Větrníky sice v horizontální rovině tolik místa nezaberou, ale o to více se projevují v té vertikální, čímž mnohem významněji promlouvají do charakteru krajiny. Dle mé vlastní statistiky zařízla jen místní referenda v Česku celkově již 28 větrných farem.

2. Materiálová náročnost výstavby

Před dvěma lety spočítali analytici Bank of America, jedné ze čtyř největších bank v USA, jaké množství základních stavebních materiálů, tedy cementu (betonu), skla či oceli, je potřeba na produkci jedné TWh elektřiny z různých zdrojů. Zatímco u jaderné elektrárny jim vyšlo 900 tun, u větrné už kolem 10 000 tun a u solární dokonce 16 000 tun.

Mezinárodní energetická agentura (IEA) ještě před tím porovnala stavební nároky jednotlivých technologií na vybrané kovy a minerály, konkrétně měď, nikl, mangan, kobalt, chrom, molybden, zinek, vzácné zeminy a křemík. Přestože tato analýza byla k obnovitelným zdrojům milosrdnější, protože brala v úvahu jednotku instalovaného výkonu, nikoliv vyrobené elektřiny, o moc lépe nedopadla. Nejhůře vyšly offshore větrníky s 13× vyšší materiálovou náročností oproti zdrojům na zemní plyn.

3. EROI

Zklamu vás, s erotikou to nemá nic společného. Je to zkratka pro Energy Return On Investment, tedy návrat investované energie. Asi vás nepřekvapí, že „řídké“ zdroje opět vykazují bídné hodnoty, zatímco ty „husté“ excelují, a to nejen v Excelu, ale i ve Wordu a PowerPointu.

4. Kapacitní faktor

Za vznosně znějícím titulkem se skrývá celkem prostá veličina: Běžné procentuální využití zdroje v průběhu roku. Přestože autoři níže uvedeného grafu brali hodnoty z extrémně větrného i slunečného regionu, koncentrovaná energie stejně vyhrála na plné čáře i v této disciplíně.

5. „Baseloadovost“

Omlouvám se za krkolomný název. Na druhou stranu věřím, že je všeříkající. Slunce svítí kupodivu jen přes den, vítr si fouká, jak se mu zachce, plyn a voda vyrovnávají výkyvy a jádro jede na maximum, jako kdyby nebylo žádné zítra. Tím nechci říct, že je jeden zdroj lepší než druhý, spíš že každý má úplně jiný charakter výroby. Prostě cpát do baseloadu větrníky a soláry je asi stejně dobrý nápad jako vyrovnávat soustavu jaderným reaktorem.

6. Výrobní cena

O tomto parametru se vedou dlouholeté spory, které pramení především z marných pokusů srovnávat nesrovnatelné. Ignorujeme-li řiditelnost zdrojů, vychází samozřejmě nejlevněji sluneční a větrné elektrárny (byť pouze na silovce!). Stačí jim tam ale napočítat náklady na akumulaci (nikoliv na plnohodnotnou zálohu), a už jsou nejdražší.

7. Nákladová efektivita

To samé lze říct o celkových nákladech na jednotku výroby za kompletní životní cyklus daného zdroje. Bez systémových nákladů patří soláry a větrníky k nejlevnějším, s nimi k suverénně nejdražším.

Na závěr nezbývá než pospojovat dohromady vše, o čem byla řeč: dekarbonizační marast, vysvětlení evropské energetické politiky pro mimozemšťana, železný zákon energetické hustoty a sedm trpaslíků, totiž důsledků jeho nerespektování.

Proč nám tedy ten Green Deal tak drhne? A proč by to mělo být zrovna kvůli nějaké pitomé kapitole z fyziky, na kterou si ze střední školy ani nevzpomínáme? Hluboký nádech, bude to trochu delší. Protože maximalizace „řídkých“ a minimalizace „hustých“ zdrojů v důsledku vede k posilování NIMBY efektu v energetice, zvyšování materiálové náročnosti při výstavbě nových zdrojů, systematickému snižování návratu investované energie, snížení kapacitního faktoru výroby, odklonu energetiky od „baseloadovosti“, nárůstu výrobní ceny a poklesu nákladové efektivity.

Nevěříte-li na perpetuum mobile či obědy zdarma, dojde vám, že tohle všechno v dlouhodobém horizontu nevyhnutelně musí způsobovat nejen energetické, ale i ekonomické ztráty. Jinými slovy cpeme pořád víc a víc peněz do něčeho, co nám přináší méně a méně energetické muziky. Nějakou dobu to nebylo vidět, ale v posledních letech, zdá se, přichází zvrat. Z toho prostého důvodu, že ignorování železného zákonu energetické hustoty se dřív nebo později projeví nejprve na energetice samotné a následně i na ekonomice.

„Nikdy nezapomínejte, že obnovitelné zdroje, jako je vítr, potřebují zhruba desetkrát více materiálu než konvenční technologie. Pokud tedy nastanou problémy v dodavatelských řetězcích, zasáhne to větrnou energetiku velmi tvrdě. A to nyní vidíme.“ Kdo to řekl? Fosilní lobbista? Kdepak, Christian Bruch, šéf Siemens Energy, tedy jedné z nejzelenějších technologických firem na světě!

Co ale teda s tím? Když se nebudeme koukat nalevo ani napravo a budeme se držet pouze železného zákona, spolehlivě splníme požadavek na dostupnost a bezpečnost energetiky, ale stejně spolehlivě nesplníme požadavek na udržitelnost, protože budeme pálit uhlí, plyn a ropu jako Ukrajinci ruské rafinérie. Na druhou stranu pokud se budeme nadále tvářit, že nic takového jako železný zákon neexistuje, nesplníme vůbec nic, protože se postupně udotujeme k smrti a stejně to nebude fungovat tak, jak bychom si představovali.

Osobně bych doporučil rozloučit se s myšlenkou, že na obnovitelných zdrojích lze postavit celou energetiku, a nasměroval bych maximum dekarbonizačního úsilí do oboru, který prokazatelně funguje a který přitom vychází přímo z učení o energetické hustotě. Jinými slovy musíme se smířit s tím, že nic lepšího než jadernou energii jsme zatím nevymysleli. Co se týče obnovitelných zdrojů a akumulace, je na čase přehodnotit investiční a provozní dotace a vrhnout všechny síly do výzkumu a vývoje. Ostatně nejhlasitěji po tom volají chemici, kteří dávají jasně najevo, že dlouhodobé skladování volatilní energie zdaleka není technicky, a hlavně ekonomicky dořešeno.

Na závěr vám dlužím omluvu. Připravil jsem vás zbytečně o 10 minut vašeho života. Mohl jsem to napsat mnohem kratší. Stačilo uvést, že Green Deal se stejně jako Energiewende zadrhl zrovna v této době kvůli tomu, že byl založen na ruském plynu. Tedy na levném koncentrovaném palivu, které se v Evropě (zcela oprávněně) právě teď stalo nežádoucím. A jinak za to můžou samozřejmě uhlobaroni!