Kdy přejdeme na „čisté energie“? Historie nasvědčuje, že to bude trvat

Naděje, že rychle dokážeme přejít na nové zdroje energie či typy dopravy zapomínají, jak dlouho trval přechod na nové technologie v minulosti. Například elektřina se prosazovala téměř století, upozornil pro časopis IEEE Spectrum český rodák Václav Smil.

Téměř přesně před 140 lety začal Thomas Alva Edison provozovat dvě malé uhelné elektrárny. Z technických důvodů, tedy kvůli problémům s přenosem elektřiny na dlouhé vzdálenosti, stály obě v centru dvou světových metropolí. Jedna se nacházela v Londýně (Holborn Viaduct), druhá pak v New Yorku (Pearl Street Station).

Přestože elektřina byla už v tu chvíli revoluční technologií, většina obyvatel Země se k ní dostala až dlouhá desetiletí po Edisonově premiéře elektrické sítě. A ani dnes se k elektrickému proudu nedá jednoduše dostat ve všech částech světa.

Přesně proto je toto „edisonovské“ výročí tak důležité: ukazuje, že hluboké systémové změny trvají dlouho, připomněl v textu pro IEEE Spectrum Václav Smil, v Česku narozený a dnes v Kanadě působící specialista na mapování velkých trendů a změn.

Velké S

Jak píše, podobné přechody obvykle následují tvar písmene S: tempo růstu se mění z pomalého na rychlé a pak se opět vrací k pomalému. Smil to ukázal na několika klíčových vývojových trendech ve výrobě elektřiny a spotřebě domácností ve Spojených státech, které mají k dispozici spolehlivé statistiky za všechna období kromě prvních dvou desetiletí elektrického období.

V roce 1902 Spojené státy vyrobily pouhých 6 terawatthodin elektřiny (méně než desetinu současné výrobky Česka). V roce 1912 činila výroba 25 TWh, v roce 1930 to bylo 114 TWh, v roce 1940 180 TWh a poté se třemi po sobě jdoucími desetiletími zdvojnásobila na téměř 1 600 TWh v roce 1970. V tomto období rychlého růstů obliby elektřiny byla krizová 30. léta jedinou dekádou, během které se hrubá výroba elektřiny nezdvojnásobila. Pak přišlo zpomalení: po roce 1970 trvalo dvě desetiletí, než výroba stoupla na dvojnásobek. V letech 1990 až 2020 se výroba zvýšila pouze o třetinu.

Jak obor dozrával, měnila se i motivace: růst poptávky po elektřině zprvu táhnul pokles cen. Pozděi pak hlavní roli hrály nové možnosti využívání elektřiny. Impozantní pokles cen elektřiny očištěných o inflaci skončil v roce 1970 a výroba elektřiny dosáhla v roce 2007 úrovně, ze které už příliš nerostla. Od té doby se pohybuje zhruba kolem 4 000 TWh ročně.

Hlavním zákazníkem pro výrobce elektřiny byl zprvu průmysl (především v důsledku přechodu z parních strojů na elektromotory) a obchod. Spotřeba elektřiny v domácnostech zůstala až do druhé světové války nízká.

V roce 1900 mělo přístup k elektřině méně než 5 % všech domácností; největší skok v elektrifikaci nastal ve 20. letech 20. století, kdy podíl bytů s přípojkami vzrostl z přibližně 35 % na 68 %. V roce 1956 bylo rozšíření prakticky dokončeno a dosáhlo 98,8 procenta.

Přístup k elektřině ovšem nutně neznamenal, že by ji lidé ve velkém využívali, všímá si Smil. Spotřeba v domácnostech zůstávala skromná a v roce 1930 představovala méně než 10 procent celkové výroby a v předvečer druhé světové války asi 13 procent. Prvními široce používanými „domácími spotřebiči“ se staly v 80. letech 19. století Edisonovy žárovky (v té době velmi neúčinné a s malou svítivostí, tedy slabé). Osvětlení zůstalo dominantním využitím elektřiny v domácnostech po následující tři desetiletí.

Trvalo poměrně dlouho, než ve velkém měřítku prosadily další elektrické spotřebiče. Prodleva mezi uvedením nových spotřebičů na trh – včetně elektrické žehličky (1903), vysavače (1907), toustovače (1909), elektrického sporáku (1912), chladničky (1913) – a jejich skutečně masovým rozšířením byla značná. Nejrychleji ze všech bylo přijato rádio: do roku 1937 ho mělo 75 % domácností.

Stejného dominantního podílu dosáhly ledničky a sporáky až ve 40. letech 20. století – myčky nádobí v roce 1975, barevné televizory v roce 1977 a mikrovlnné trouby v roce 1988. Jak se dá očekávat, i tyto děje se dají popsat více či méně hladkými S-křivkami.

Rostoucí vlastnictví těchto zařízení a řady dalších velkých spotřebitelů elektřiny způsobilo, že podíl spotřeby elektřiny v domácnostech dosáhl koncem 60. let 20. století 25 % a v roce 2020 přibližně 40 % z celkového výroby. Je to do jisté míry stále americká specialita: podíl spotřeby v domácnostech je totiž v USA výrazně vyšší než v Německu (26 %) nebo v Česku (25 %) a daleko vyšší než zhruba 15 % v Číně.

V současné době jsme svědky otevírání nového trhu s elektřinou. Tempo adopce je samozřejmě různé. Například Američané se zatím zdráhají kupovat elektromobily a notoricky odmítají budování sítě vysokorychlostních elektrických vlaků, které staví prakticky každá jiná bohatá země. V Evropě i v Číně je adopce rychlejší, ale i tak bude podle dnešních odhadů trvat několik desetiletí, než elektromobily vozy se spalovacím motorem vytlačí.

Edisonova smrtící reklama

Thomas Alva Edison na přelomu 19. a 20. století například Edison vedl nesmlouvavý boj za to, aby se standardem elektrifikace stal stejnosměrný proud. Na druhé, a nakonec vítězné straně „války proudů“ (anglicky se opravdu říká War of Currents), tedy na straně proudu střídavého, stál především George Westinghouse, zakladatel stejnojmenné firmy.

Edison nastupoval do sporu zdánlivě v lepším postavení: jeho stejnosměrné sítě ovládly velká města (jak jsme psali v úvodu našeho hlavního textu). Velkým problémem stejnosměrného proudu při tehdejší úrovni techniky byly ovšem ztráty drahocenné elektřiny ve vedení. V podstatě tak nebylo možné přenos Edisonova proudu na vzdálenosti více než jen několika kilometrů.

U střídavého proudu šel tento problém jednoduše obejít, protože i s tehdejší technologií bylo jednoduché změnit jeho napětí. A když zvýšíme napětí, sníží se proud a klesnou ztráty. Stačí desetkrát zvýšit napětí (třeba z 220 V na 2,2 kV), hodnota proudu klesne na desetinu a ztráty způsobené odporem už jen na pouhou setinu původního množství (ztráty stoupají s druhou mocninou proudu).

Edison ovšem do technologie hodně investoval a nemínil se vzdát. Pokusil se tak mimo jiné rozsáhlou kampaní veřejnost přesvědčit, že střídavý proud je mnohem nebezpečnější než stejnosměrný. 

Postaral se například o to, aby první v USA použité elektrické křeslo bylo na střídavý proud. (Westinghouse sám odmítl podobné zařízení prodat, Edison tomu tedy „pomohl“ v naději, že zákazníci nebudou chtít doma zařízení pracující se stejným proudem jako popravčí nástroj. Dokonce se pokusil prosadit pro popravy elektrickým proudem (angl. to electrocute) termín „zwestinghousovat“ (to westinghouse).

Ale to nestačilo. V roce 1887 na desce připojené k tisícivoltovému generátoru popravil před novináři více než desítku zvířat. Doslova „největší“ z těchto „reklamních akcí“ přišla 4. ledna roku 1903. Tehdy se sešlo zhruba 1 500 diváků a novinářů sešlo, aby byli svědky konce slonice Topsy.

Toto patrně agresivní zvíře patřilo lunaparku na Coney Islandu a během předchozích tří let zabilo tři ošetřovatele. Ze strany slona nešlo asi vždy o nevyprovokovanou agresi; minimálně v jednom případě šlo o „pitomce, který se ji pokusil nakrmit zapálenou cigaretou,“ poznmenal suše server Wired.  

Lunapark se rozhodl, že Topsy utratí, a Edison se tohoto aktu ujal. Na místě byl proto i kameraman, který pořídil obrazovou dokumentaci. Snímek „Poprava slona elektrickým proudem“ pak Edison nabízel k distribuci.

Samotný akt proběhl rychle. Slon dostal pro jistotu před smrtí otrávené jídlo, pak byl připoután ke speciální konstrukci a o chvíli později do něj inženýři pustili napětí přes 6 000 voltů. Topsy byla prakticky okamžitě mrtvá. Ale Edisonův byznys se stejnosměrným proudem už ani takhle bezohledný marketing nemohl zachránit.

Related Posts

Vložit komentář...