Stavba centrálního energetického zdroje bude mít v budoucnu několik nepříjemných důsledků: vysoké ceny pro spotřebitele, další ekonomickou a energetickou centralizaci, odliv prostředků, které by mohly být použity pro výstavbu obnovitelné energetiky a akumulace a další monopolizaci výroby elektřiny.
Jak pohlížejí na obnovitelnou energii mezinárodní organizace
Mezinárodní energetická agentura IEA, nebyla nikdy v minulosti propagátorem obnovitelné energie, její orientace byla tradičně fosilně jaderná. To se ale změnilo. V minulém roce bylo pode IEA na světě investováno podle jednotlivých sektorů (vše v miliardách USD roku 2019): do uhlí 76, do obnovitelné energie 281, do jádra 35, do sítí 248 a do energetické účinnosti 219.
Pro období 2025–2030 rozlišuje IEA dva scénáře, jednak Sustainable Development Scenario (SDS) a Stated Policies Scenario (STEPS), o němž tvrdí, že nesměřuje k dosažení energetických položek 3 cílů udržitelného rozvoje (SDG): dosažení univerzálního přístupu k energii (SDG 7), snížení závažných dopadů znečištění ovzduší na zdraví (součást SDG 3) a řešení změny klimatu (SDG 13). IEA předkládá odhady ročních investic v letech 2025-2030 u STEPS: (vše v miliardách USD roku 2019) do fosilních paliv 94, do obnovitelné energie 355, do jádra 56 a do elektrických sítí 403; resp. v případě SDS 70, 576, 73, 420. IEA v posledních letech zaregistrovala cenový pokles cen a růst instalací obnovitelné energie a dnes již nikterak zásadně nepočítá se zásadním rozmachem jaderné energie.
Analogicky se vyjadřuje agentura Bloomberg, podle níž ceny energie (LCOE) solární fotovoltaiky, větrné energie a bateriového uskladnění stále klesají. Ceny bateriového uskladnění na 4 hodiny včetně nabití klesají mnohem rychleji, než historicky klesaly ceny fotovoltaiky nebo větrně generované elektřiny. Již před časem společnost PV Tech oznámila, že vyrovnané náklady na elektřinu pod 30 USD/MWh a očekává, že fotovoltaické odvětví za deset let prolomí průměr 20 USD/MWh. Tyto ceny jsou v dobré shodě s LCOE cenami uváděnými bankou Lazard.
Obnovitelný energetický systém je bez akumulace neuskutečnitelný. Existuje mnoho akumulačních technologií a cena některých výrazně klesá. Profesor Sadoway z MIT navrhl a připravil k realizaci novou koncepci baterií s roztavenými kovy Ca/Sb. Tyto baterie jsou stabilní a jejich materiálová degradace je velmi pomalá a činí 0,00009 % na cyklus, což znamená zachování více než 99% počáteční kapacity po 10 letech každodenního cyklování v plné hloubce vybití. Účinnost těchto baterií je vyšší než 80 % při denním 4hodinovém vybíjení.
Cena akumulace, kterou Sadoway uvedl na přednášce v Londýně pro baterie z roztavených kovů závisí na počtu cyklů nabití a vybití. Při každodenním cyklu lze dosáhnout ceny 0,02 USD/kWh, tedy necelých 50 haléřů z kilowatthodinu. Tento typ baterií se především hodí na vykrývání intermitence sluneční a větrné výroby.
Pakliže tyto skutečnosti porovnáme s politicky generovaným a nereálně nízkým odhadem budoucí ceny 65 euro/MWh z nových Dukovan nebo s 92,5 liber/MWh (s inflačním dorovnáváním) v případě Hinkley Point C a k této chvíli ještě navíc připočteme 17 let vývoje, dostaneme se s reálnou cenou obnovitelné energie včetně akumulace ještě níže. Již dnes však cena z plánovaných SMR NuScale, (s firmou uzavřela smlouvu také Česká republika) na úrovni 65 USD/MWh není konkurence schopná. A to nepočítáme externí náklady s likvidací, nebezpečím proliferace, konečným uložením jaderného odpadu a tradičním podpojištěním.
Jaká bude pravděpodobná cena energie z obnovitelných zdrojů a akumulace za sedmnáct let, kdy by hypoteticky měla být připojena k sítí nová dukovanská elektrárna? Jejich ceny snad porostou?
Je nesporné, že pro delší období je potřeba vedle kombinace větru a slunce (v létě více svítí, jindy více fouká) rovněž dlouhodobá a velkoobjemová akumulace do energetických plynů (syntetického CH4, H2). Jenom v podzemních zásobnících RWE v ČR je 2,7 miliardy Nm3 zemního plynu, což představuje odhadem 28,5 TWh energie.
Máme velice málo času a stojíme na hraně propasti
Jistě nejsem zdaleka sám, kdo je přesvědčen, že existuje vysoká spojitost mezi devastací biosféry Země a lidskou průmyslovou činností a velmi vysoká shoda, limitně 100% konsenzus, nad antropickou příčinou globálního oteplování. Chápu, že je to mimořádně nepříjemné, ale v nastoupené cestě stálého růstu nelze dále pokračovat, není dále možné řídit ekonomiku pravidlem rostoucího HDP, profitujícího z bezprecedentního kořistění planety a na úkor růstu sociálních rozdílů. Tuto cestu musíme co nejrychleji opustit.
K tomu, že autor článku považuje z ekologického hlediska obnovitelné zdroje za stejné nebo ještě horší, ve srovnáními fosilními zdroji, které uvrhly planetu to současné krize, mohu jen uvést, že se jedná o ojedinělý názor, který stojí proti mainstreamovému názoru většiny a současně je hluboce antihumánní, když neguje 8,7 milionů úmrtí následkem fosilní energie ročně.
Poslední soudobá (416 ppm) koncentrace CO2 byla na Zemi před třemi miliony let, kdy rostly stromy v Antarktidě a hladiny moří byly o 20 metrů vyšší. Předpokládá se, že tato koncentrace zde zůstane tisíce let, než bude planetou absorbována. To, co nás tedy čeká je velmi pravděpodobně kolaps, planeta přežije, ale naše civilizace nikoliv. Netvrdím to proto, že bych byl ovlivněn katastrofickými filmy, jak kdosi namítal, ale z důvodů mnohem prozaičtějších. Jedná se o rozšířený názor předních vědců v oblasti klimatu, například emeritního profesora Australské národní univerzity Willi Steffena, když hovoří o dosažení bodů zvratu „tipping points“ (arktický led, Amazonský prales, ztráta Velkého bariérového útesu) či experta na kolaps Luke Kempa, který počítá s průměrnou délkou zaniklých civilizací 336 let. Obdobně hovoří studie, kterou částečně financoval Goddard Space Flight Center NASA, a která předpokládá kolaps civilizace během několik málo desetiletí nebo studie, v níž 17 vědců očekává občanské nepokoje, války a hladomory a jsou otřeseni pravděpodobností kolapsu civilizace, jak ji známe.
Jsme v nezáviděníhodné situaci, ale prvním nezbytným krokem je tuto situaci přijmout. Tím, že budeme hledat spiklenecké teorie a extravagantní názory, civilizaci nezachráníme.
Ostatně velmi nekompromisně tuto situaci hodnotí agentura UNEP, když nedávno (18.02. t.r.) požadovala zintenzivnění cílů v oblasti klimatu a biologické rozmanitosti, snížení smrtelného znečištění a dosažení cílů udržitelného rozvoje. To vyžaduje obrovský společenský tlak na udržitelnost. Nabádá vlády, aby zahrnuly přírodní kapitál do ekonomických propočtů a přesměrovaly dotace z fosilních paliv a neudržitelného zemědělství do nízkouhlíkových technologií a k přírodě šetrným postupům. Z těchto hrozeb vyplývá jedno: Na zvládnutí problému máme velice málo času. Obnovitelné zdroje lze vystavět mnohem rychleji než jaderné. Větrnou farmu 10 MW lze vystavět během 2 měsíců a lze stavět na mnoha místech současně. Konstrukční doba u jaderné elektrárny je okolo deseti let, přičemž toto číslo je ovlivněno poměrně krátkou dobou výstavby v Číně. Evropa je na tom hůře, JE Olkiluoto 3 se začala stavět před 15 lety k síti měla být připojena v roce 2009. Stavba JE Flamanville 3 započala v roce 2007 a měla být uvedena do komerčního provozu 2012. Nebude spuštěna dříve v roce 2022.
Další velikou brzdou energetické transformace jsou dotace do fosilních zdrojů. Globální přímé dotace sektoru energetiky byly v roce 634 miliard USD/rok (údaje z roku 2017). Drtivá většina, 447 miliard USD směrovala do fosilní paliva. (mimochodem, zdůrazňuje, že žádný z těchto údajů nezahrnuje náklady na externality – znečištění životního prostředí, zdravotní péči, životní prostředí – které se rovnají bilionům a jistě budou sníženy každým krokem k dekarbonizaci). Do roku 2050 se celkové přímé dotace do sektoru energetiky sníží o 25 %, zejména díky snížení podpory těchto fosilních paliv. Dotace do OZE byly v uvedeném roce 128 miliard USD.
Vedle přímých financí rovněž působí silné a dobře finančně vyzbrojené lobbistické skupiny, které intenzivně bojují proti obnovitelným zdrojům, především proti dalšími rozšiřování větrné energie.
Naše fosilní závislost je hrůzná. Ropy se denně spotřebuje 100 milionů barelů nebo 75 velikých tankerů. Vedle emisí ze spálení se ropa těží za obrovského znečištění vody, spotřeby chemikálií na intenzifikaci vrtů a sociálního rozvratu, především v zemích třetího světa (Nigérie). Totéž, či ještě hůře platí o hydraulickém frakování zemního plynu, kde se používají různorodé přísady (kyseliny, biocidy…) včetně radioizotopů na identifikaci proudění. Přísady tvoří 0,5 až 2 procenta tekutiny, při objemu kapaliny okolo 15 milionů litrů na jeden vrt, se jedná až o 300 m3 chemikálií. Po ukončení se vstřikují roztoky s pískem, hliníkovými broky nebo keramickými kuličkami. Krajiny po hydraulickém frakování jsou mrtvými zónami.
Z nástrojů, které v této časové tísni máme k dispozici, je zásadní rychlá výstavba obnovitelných zdrojů energie i vyzrálých akumulačních technik, velmi rychlé zastavení produkce emisí oxidu uhličitého z fosilních paliv a masivní investice do absorpce uhlíku z atmosféry, kdy jednou z perspektivnějších metod, přinášejících další profity, se zdá být výroba pyrolýzního uhlíku z mořských makrořas a jeho fixace do půdy.
Proč nic neděláme, když jsme byli postupně varováni dlouhé desítky let? Proč stále dáváme přednost hospodářskému růstu? Jaký bude mít smysl na neobyvatelné Zemi?
Finanční a ekologické následky těžby uranu
Na produkci údajně čisté jaderné energie se těží uran. Ložisek není mnoho a ta lepší, s vyšší koncentrací uranu, jsou již téměř vytěžena. Tím ovšem roste množství potřebné energie.
Těžba uranu nezbytná pro provoz jaderných reaktorů není benigní proces. Zanechává po sobě radioaktivní a toxický odpad. Správa starých dolů v mnoha zemích prakticky neexistuje. Podle jihoafrického geologa Stefana Cramera byl v Arktidě detekován radioaktivní prach pocházející z Austrálie. Od 90. let 20. století byla těžba v podzemí a v povrchové jámě doplněna loužením na místě (ISL). Přibližně polovina dnešní těžby uranu se provádí touto metodou. Při ISL se kyselina sírová nebo hydrogenuhličitan amonný vstřikují do podzemních ložisek, aby se uran oddělil od ostatních prvků. Extrahovaný uran se čerpá nad zem. Když chemikálie používané pro ISL porušují podzemní zvodnělé vrstvy, je nutné dlouhodobé monitorování, ale prakticky neexistuje způsob, jak problémy způsobené ISL vyřešit.
Známe problémy po ISL v Ralsku v Severních Čechách. Za účelem loužení bylo zde do podzemí vtlačeno přes 4 miliony m3 koncentrovaných kyselin, odpovídající polovině objemu Štěchovické přehrady. Chemickou těžbou bylo kontaminováno asi 369 milionů m3 podzemních vod, což ohrožuje rozsáhlou zásobárnu pitné vody v severních Čechách.
Sanace uranových dolů obvykle selhává kvůli neochotě jaderných společností a vlád utrácet za tento problém peníze. Ačkoli je sanace dědictví těžby uranu Wismut v Německé demokratické republice – kde byla oblast navrácena téměř do stavu zeleného pole – považováno za osvědčený projekt nejlepších postupů, i zde existují nedostatky. Horníci tam vytěžili celkem 231 000 tun uranu, ale zůstalo po nich více než 300 milionů metrů krychlových hornin a 160 milionů metrů krychlových radioaktivního kalu.
Do konce roku 2019 německá spolková vláda utratila 6,5 miliardy eur peněz daňových poplatníků na vyčištění. Očekává se, že tato částka do roku 2045 vzroste na osm miliard eur. I přes toto obrovské úsilí nelze radioaktivní kontaminaci zcela eliminovat, protože na mnoha místech uniká výluh obsahující uran a znečišťuje malé řeky. Dodnes spolková vláda neodškodnila oběti radiačního poškození.
Současné největší zásoby uranu má Austrálie, kde průměrný obsah U3O8 v hornině činí 0,045 %. Se snižujícím se obsahem uranu roste energetická náročnost celého procesu a kontaminace životního prostředí toxickými kovy a radioaktivitou.
Dětská práce
Ve svém článku poukazuje pan Vinkler na dětskou práci potřebnou na získání materiálů pro obnovitelné zdroje energie. Pro těžbu surovin pro náš přebujelý a blahobytný způsob života se často v Africe opravdu používá dětská práce. Je to proti zásadám OSN o udržitelném rozvoji. Členské státy by měly ukončit dětskou práci do roku 2025. Existuje ale mezinárodní skupina akademiků, která má odlišný názor a považuje zákaz OSN za omyl.
Když jsem svého času instaloval v rámci rozvojových projektů v Zambii fotovoltaiku a větrnou energetiku, viděl jsem tam pracovat děti a mladistvé v lomu na kámen. To samozřejmě odporuje našim zvyklostem, ale tam se nad tím nikdo nepozastavuje. Jakkoliv je to smutné, jedná se o kulturní (či nekulturní?) zvyklost. Aby bylo jasno, neuznávám dětskou práci, ale rovněž ji neberu jako argument proti obnovitelným zdrojům. Nota bene tantal, sloužící k výrobě mikro kondenzátorů do našich elegantních plochých mobilů a laptopů se nalézá především v několika zemích: v Austrálii, Brazílii, Mosambiku a Rwandě. Austrálie těžbu nedávno zastavila.
Hustota energetického toku
V článku se uvádí hustota energetického toku jako jeden z energetických parametrů. Ve skutečnosti tato hodnota nic nevypovídá, protože není nijak kodifikováno, na jakou plochou (někdy objem), se má získaná energie vztáhnout. Jsou započteny plochy dolů a výsypek? Plochy vodních nádrží? Plocha, kterou opisují vrtule větrné turbíny nebo plocha stožáru? Jak je započten synergický účinek fotovoltaiky integrované do dopravní infrastruktury nebo plovoucí na hladině jezera, která pomáhá udržet chladnější a zastíněné.
Spotřeba plochy na obnovitelnou energetiku
Občasným argumentem proti fotovoltaice je spotřeba plochy. Podívejme se na skutečnost. V průměru se počítá 1 MWp na 1 hektar. Z této plochy lze získat hrubým odhadem v závislosti na lokaci 1 GWh elektřiny za rok, na jeden kilometr čtverečný 100 GWh. Česká spotřeba elektřiny činí odhadem 75 TWh, což při úplném zásobování fotovoltaikou odpovídá 750 km2. Pro SRN vychází přepočtem pro 500 TWh 5000 km2. V Německu se počítá s budoucím (2050) fotovoltaickým potenciálem 1 TW. Samozřejmě záleží na tom, kde a jak je fotovoltaika instalována. Podle změřeného solárního potenciálu Vídně může 34 km2 ročně vyprodukovat 5,4 TWh ročně.
Uvedená čísla jsou v příkrém rozporu s tím, co uvedl poslanec Babka v poslanecké sněmovně, který na pokrytí potřeby ČR uvedl plochu 43758 km2 nebo pan Vinkler, který přepočetl energetickou hustotu fotovoltaiky, resp. větrné energie na potřebnou plochu s výsledkem 20, resp. 40% plochy Německa, tedy cca 71400, resp. 143000 km2.
Srovnání materiálové spotřeby větrné a jaderné energie
V práci o materiálové spotřebě dvou způsobů výroby elektřiny uvádí Jan Willem Storm van Leeuwen následující hodnoty, která vyjadřují v gramech spotřebu materiálu na 1 kWh vyrobené elektrické energie.
Storm používá třicetiletou modelovu dobu životnosti reaktoru a nijak nespecifikuje způsob recyklace betonu v základech větrné elektrárny.
Energetická návratnost
Každá energetická transformace, je spojena s energetickým nákladem. Energetická návratnost se vyjadřuje různým způsobem, jako podíl (EPBT) nebo jako rozdíl mezi energií získanou a vloženou. V článku pana Vinklera jsou, bez zdrojů, odkud byly čerpány, uvedena čísla, která nijak nekorespondují s daty dále uvedenými. Manfred Lenzen ze univerzity v Sydney hodnotí v metastudii energetickou bilanci a emise skleníkových plynů v cyklu jaderného paliva LWR a HWR a dochází k závěru, že na výrobu 1 kWh leží celková energetická spotřeba okolo 0,1 až 0,3 kWh v průměru tedy 0,2 kWh. Energetická návratnost jaderné elektrárny je (EPBT) je tedy 5.
Práce z roku 2013 uvádí doby návratnosti energie a uhlíkovou stopu, kterou jsou 1,96, 1,24, 1,39, 0,92, 0,68 a 1,02 roku a 38,1, 27,2, 34,8, 22,8, 15,8 a 21,4 g CO2 ekv./kWh pro monokrystalický křemík, multikrystalický křemík, amorfní křemík, „mikromorfní“ křemík, telurid kademnatý a střešní fotovoltaické systémy CIGS, za předpokladu výroby polysilikonu pomocí vodní energie; výroba ingotů, destiček, solárních článků a modulů s elektřinou UCTE; ozáření v optimalizovaném úhlu 1700 kWh/(m2.rok); s výjimkou instalace, provozu a údržby a ukončení životnosti. Použitá uvedená intenzita slunečního záření odpovídá jižním lokacím v Evropě, v ČR je na většině území o 30-40% nižší.
Již starší práce z roku 2000 porovnává EPBT nových a recyklovaných fotovoltaických modulů. Ve slunečných regionech je u nových článků 2,58 let, a u recyklovaného materiálu 0,6 roku, zatímco ve vnitrozemských regionech činí 4,92, resp. u recyklovaných 1,14 let. Přínosem recyklace je snížení potřeba výroby křemíku a jeho čištění.
Perovskitové články, na nichž se v posledních letech usilovně bádá, mají v laboratorních podmínkách lepší energetické i ekologické parametry. Tandemové články perovskite-perovskite potřebují k výrobě o 78 % méně energie než tandemy perovskite-křemík, protože 90 % energie potřebné k výrobě křemíkového panelu se používá k čištění křemíku. Naproti tomu články pouze z perovskitu lze vytvořit s nízkoteplotním procesem sítotisku, který je méně energeticky náročný, a je také levnější. Doba energetické návratnosti u křemíku 1,52 roku, ale pouze 0,35 roku u tandemů perovskite-perovskite.
Ekonomické srovnání jaderné a obnovitelné energie
Výroba elektřiny z různých obnovitelných zdrojů je ekonomičtější než využívání jaderné energie; to jasně ukazuje modelové hodnocení budoucího vývoje do roku 2050. V celé EU mohou koneční spotřebitelé ušetřit až 37 % nákladů na elektřinu – v některých členských státech dokonce až 74 %.Analýza DIW (Německého institutu pro hospodářský výzkum) používá simulaci Monte Carlo a posuzuje investice do jaderných elektráren generace III / III +, tj. dostupné technologie s určitými zkušenostmi a rozsáhlou kontrolou údajů o nákladech. Rozhodujícími prvky jsou overnight náklady, velkoobchodní ceny elektřiny, vážené průměrné náklady na kapitál a rozmezích těchto parametrů. Model byl aplikován na nedávné a probíhající projekty v Evropě a ve Spojených státech. Příklady v netržních ekonomikách, jako je Čína a Rusko, a dostatečně nepověřené technologie (reaktory IV. generace a SMR) byly z analýzy vyloučeny kvůli problémům s daty. Simulace ukázaly, že investice do jaderných elektráren nejsou ziskové, tj. očekávané čisté současné hodnoty jsou velmi záporné, a to zejména díky vysokým stavebním nákladům, včetně kapitálových nákladů, a nejistým a nízkým výnosům. Ani prodloužení životnosti reaktoru ze současných 40 let na 60 let významně výsledky nezlepší. Provozní ztráty studie odhaduje na 1,5 -8,9 miliard euro na jednu elektrárnu.
Z toho vyplývá že ekonomika jaderných elektráren není příznivá pro budoucí investice, i v případě, že zatím neuvažujeme o dodatečných nákladech (vyřazení z provozu, dlouhodobé skladování) či sociálních nákladech na nehody.
K dalším manipulativním údajům v článku se vyjádřím jenom heslovitě:
-
• Velikosti větrné turbíny sice odpovídá výšce Washingtonova památníku, ale proč je uvedena rozloha parku okolo? Má to snad navodit dojem že na jednu VE je třeba 16 km2?
-
• Při energetické posouzení baterií udává autor spotřebu v sudech ropy a dále uvádí, že uvažovaná baterie je schopně uložit energii odpovídající jednomu barelu ropy. Neuvádí ale již, že baterie bude schopna akumulaci provést v několika stovkách či tisících cyklech
-
• Autor uvádí životnost fotovoltaických systémů 12-15 let, zatímco běžně firmy dávají dnes záruku na 80 % výkonu po 25 letech. Fotovoltaika bude poskytovat elektřinu i po této době.
-
• To, zda se pro fotovoltaiku a větrnou energetiku využívají známé recyklační technologie, není v žádném případě známkou nedostatečné technologie nebo složitosti recyklace materiálu, ale organizace společnosti a politické vůle. Tato poznámka ovšem platí obecně.
Směrování energetiky je dáno politickým rozhodnutím. Není pravda, že v České republice nemáme podmínky pro obnovitelné zdroje. To je účelová manipulace, kterou dokládají úspěšné příklady měst a regionů v okolí našich hranic. Následky špatného rozhodnutí ponesou občané celá desetiletí.
Milan Smrž