Jak se přichystat na předpokládaný nástup elektromobility? A jak se na něj mají přepravit města? Většina jejich obyvatel nemá a sotva kdy bude mít přístup k vlastním garážím a dobíjecím místům.

Jednotlivá města mají samozřejmě odlišné strategie. Jak vypadá – alespoň prozatím – ta pražská jsme se dozvěděli v únoru 2021. Tehdy Rada hl. m. Prahy projednala a schválila dokument nazvaný “Generel rozvoje dobíjecí infrastruktury v hlavním městě Praze do roku 2030”, který má odpovědět alespoň na základní otázky. Pro hlavní město ho připravila městská společnost Operátor ICT, a.s..

Téměř dvě stě tisíc elektrických aut

Dnešní odhady zhruba uvádí, že kolem roku 2030 by mohlo po české metropoli jezdit stovky tisíc elektromobilů. Pražský generel pracuje v otázce rozvoje počtu elektromobilů do roku 2030 se třemi scénáři, podle horního to bude přes 200 tisíc vozů. To odpovídá to téměř třetině všech osobních a malých dodávkových aut v Praze. Co to znamená ohledně nabíjecí infrastruktury?

Pro střední scénář, kterého se dokument drží, (tj. 180 tisíc plně elektrických a hybridních vozidel v roce 2030) se očekává potřeba zhruba 4,5 tis. parkovacích dobíjecích stanic a zhruba 8 rychlodobíjecích hubů. Parkovací dobíjecí stanicí se rozumí zařízení se dvěma dobíjecími body s výkonem 11 kW (v praxi rozptyl mezi 7,4 a 25 kW, především AC), rychlodobíjecím hubem se rozumí zařízení vizuálně podobné čerpací stanici s větším počtem dobíjecích stojanů s dnešním výkonem alespoň 50 kW, v budoucnu spíše přes 150 kW (DC) a celkovým příkonem přes 500 kW.

Z tržní segmentace a zkušeností z dosavadního dobíjecího chování uživatelů vyplývá, že pro veřejné dobíjení by měla být hlavním tématem podpora tzv. parkovacího rezidentního dobíjení. Tím je míněno dobíjení v rámci parkování na běžných parkovacích místech obvykle po dobu několika hodin.

Společným prvkem všech evropských měst s rozvinutou dobíjecí infrastrukturou je větší důraz na účast města na rozvoji pomalého (parkovacího) dobíjení než na rychlodobíjení. Pomalé dobíjení má v tomto stadiu rozvoje trhu více sociální charakter, samo o sobě není pro poskytovatele profitabilní. Jeho smyslem je především poskytnout dobíjení při parkování těm obyvatelům, kteří nemají možnost dobíjení z vlastní zásuvky.

Finanční model chce indikovat, při jaké ceně za kWh dobíjení, požadavku návratnosti a výnosového procenta lze považovat parkovací dobíjení za proveditelné. Při nákladech na financování 3 % a ceně zhruba 5-6 Kč/kWh bez DPH by systém dobíjení v horizontu 10 let měl být schopný pokrýt celkové náklady. Pokud by investor vyžadoval vyšší výnos nebo nižší cenu pro zákazníky, bude zapotřebí nějaké formy veřejné podpory.

Rychlodobíjení má více komerční charakter (cena může být podstatně vyšší než u pomalého dobíjení) a zároveň je technologicky komplikovanější. Proto je tendence měst tuto část rozvoje infrastruktury nechávat více na soukromých investorech, resp. přístupy vhodně kombinovat.

Bude dost zásuvek?

Generel se také zabývá tématem elektrické distribuční sítě v Praze a její kapacity pro připojení a provoz dobíjecích bodů. Celkem byly zpracovány čtyři typy připojení parkovacích dobíjecích stanic k elektrické distribuční síti. Jako nejvýhodnější se podle generelu ukazuje varianta využití synergií s obnovou elektrické distribuční sítě a elektrické sítě veřejného osvětlení pro zajištění budoucího připojení dobíjecích stanic na lampách veřejného osvětlení.

Dokument popisuje další důležité body pro rozvoj a podporu veřejného dobíjení, jako je otázka parkování nebo návrh rozmístění stanic na území města. Výstupem generelu je návrh několika možných investičních variant. Díky tomu lze porovnat finanční náklady jednotlivých variant v kontextu s jejich přínosy. Rada hl. m. Prahy proto požádala OICT o další rozpracování a posouzení dvou právních modelů spolupráce se soukromým sektorem – koncese a joint venture (společný podnik bez finančního vstupu města).

V rámci první vlny výstavby by v Praze do roku 2025 mělo být zprovozněno alespoň 750 dobíjecích stanic v kombinaci jak na EV-ready lampách (tedy lampách připravených k instalaci nabíjecí stanice pro elektrická vozidla), tak i mimo ně. V další etapě časový plán do roku 2030 předpokládá, že cílem výstavby stanic by mělo být zřízení celkově 4,5 tisíce parkovacích dobíjecích stanic.

RotterdamVídeňHamburk
Počet obyvatel0,6 mil.1,9 mil.1,8 mil.
Počet dobíjecích bodů/stanic – zaokrouhleno3000 bodům 15 DC bodů C a 40 tis. dobití/měsíc1000 bodů (500 stanic) 10 DC stanic1000 bodů 70 DC bodů Ca 27 tis. dobití/měsíc
Počátky rozvoje veřejné dobíjecí infrastrukturyPlán 2010 Postupné tendry na výstavbu od 2012Strategie 2014
Tendr na výstavu 2017
Strategie 2014
Výstavba 2015
Forma rozvoje infrastrukturyKoncesní model = Veřejné tendry na investora a provozovatele infrastruktury (7letý kontrakt)Koncesní model = Veřejný tendr na investora a provozovatele infrastruktury (7letý kontrakt)Městská spolková země prostřednictvím vlastněných společností investorem a provozovatelem infrastruktury
Výhody formy rozvojeV rámci pravidel tendru možnost určit podmínky (např. cenu dobíjení, délka kontraktu, pravidla rozvoje), náklady nese investorRozvoj infrastruktury zcela pod kontrolou
Nevýhody formy rozvojeCitlivé na nastavení podmínek = musí být ekonomicky zajímavé i pro investora, který bude na své náklady rozvíjet síť (dosažení určité návratnosti)Investiční i organizační náročnost je na straně města
ProvozovatelEngie Services, postupně více provozovatelů dle výsledků tendrů (např. Eneco Emobility, Allego)Wien EnergieStromnetz Hamburg (CPO) Hamburg Energie (jako jeden z EMPs)
Způsob plánování rozvoje infrastrukturyRozvoj motivovaný poptávkou („on-demand“), stanoven rádius pro výstavbu (např. 200 m), investor si zvolí optimální ekonomické řešeníRozvoj na investorovi (definován podíl DC dobíjení). Rozvoj v konkrétní lokalitě je podmíněn souhlasem městské částiBottom–up detailní analýza (rating lokalit)
Porovnání několika referenčních měst, se kterými se Praha srovnáná (z pražského Generelu rozvoje dobíjecích infrastruktury)

Velkoobchodní ceny elektřiny na pražské energetické burze dál trhají rekordy. Cena na příští rok zakončila poslední zářijový den na rekordní hodnotě 132,93 eura (asi 3365 Kč) za megawatthodinu (MWh). Uvedla to středoevropská energetická burza Power Exchange Central Europe (PXE) na svém twitteru.

Jak upozornila, během čtvrtečního dne se ceny pohybovaly dokonce nad hranicí 135 eur/MWh, což znamená nárůst o více než 150 procent od začátku roku. Ještě výrazněji roste velkoobchodní cena plynu, vyplývá z dat burzy.

Právě raketový růst velkoobchodních cen plynu je podle analytiků spolu s vysokými cenami emisních povolenek hlavním důvodem rekordních burzovních cen elektřiny. Podle dat burzy PXE je velkoochodní cena plynu s dodávkou příští rok proti začátku letošního 3,5násobná a činí 57,7 eura/MWh. Ve čtvrtek cena plynu na další den vyšponovala až k 95 eurům za megawatthodinu. Loni to bylo necelých 13 eur/MWh. To je nárůst o astronomických 650 procent, upozornil server Hospodářských novin.

Experti tvrdí, že velkoobchodní cenu plynu by mohlo snížit plánované zprovoznění plynovodu Nord Stream 2. Ruský plynárenský gigant Gazprom na začátku září oznámil, že výstavbu podmořského plynovodu do Německa, který zdvojnásobuje kapacitu přepravy Baltským mořem, dokončil. Dodávky plynu plynovodem však musí ještě schválit německý regulátor a může trvat až čtyři měsíce, než začne plyn novou trasou, která obchází Ukrajinu, proudit.

Ředitel strategie energetické poradenské firmy EGÚ Brno Michal Macenauer minulý týden řekl, že důvodem současného růstu cen plynu je mimo jiné nízké využití kapacit potrubí zejména přes Ukrajinu. Ukrajinská agentura Unian dnes s odvoláním na ukrajinského provozovatele tranzitních plynovodů uvedla, že Gazprom zastavil přepravu zemního plynu pro Maďarsko přes území Ukrajiny.

Rozhodnutí Gazpromu přerušit přepravu plynu pro Maďarsko přes Ukrajinu ukazuje, že Rusko používá dodávky energií jako zbraň, uvedl podle agentury Reuters ředitel ukrajinské společnosti Naftogaz Jurij Vitrenko. Podle něho je nezbytné odpovědět Rusku na tento postup sankcemi proti plynovodu Nord Stream 2.

Dodavatelé energií, které v minulých dnech oslovila ČTK, připouštějí, že držet ceny pro domácnosti je při nynějších velkoobchodních cenách neudržitelné. Analytici odhadují, že některé ceníky mohou zdražit o desítky procent. Ekonomický deník tento týden upozornil, že například firma Bohemia Energy zvýšila cenu jednoho ze svých produktů na dvojnásobek.

Skupina se také stahuje ze slovenského trhu. Zdůvodnila to právě vývojem velkoobchodních cen energií a také státní regulací cen. Odběratelé tamní Slovakia Energy si mohou vybrat nového dodavatele, nebo zajištění dodávek ze zákona převezmou určené firmy, kterými jsou největší hráči na trhu.

Evropa není jediná, kdo se v posledních týdnech potýká s rychlým růst cen energií. Problémy s nedostatkem elektřiny v Číně již zastavily výrobu v mnoha továrnách, včetně dodavatelů firem Apple a Tesla. Některé obchody na severovýchodě země používají při svícení svíčky a nákupní centra zavřela předčasně. Někteří analytici již zhoršili výhledy ekonomického růstu země, upozornila agentura Reuters.

Čína bojuje s energetickou krizí kvůli napjatým dodávkám uhlí. Částečně za to může oživení průmyslové aktivity, protože ekonomika se zotavuje z pandemie, ale také přísnější emisní standardy. Od minulého týdne se v mnoha částech severovýchodní Číny zavádí regulace dodávek v době špičky a obyvatelé některých měst si stěžují, že výpadky přichází dříve a trvají déle. Lidé na sociálních sítích píšou, že mají doma zimu, nefungují výtahy ani semafory. Noční teploty v severních regionech se přitom blíží k bodu mrazu.

Podle analytiků krize v dodávkách elektřiny poškodila výrobu v několika regionech a zhoršuje vyhlídky hospodářského růstu země. Výpadky proudu znervózňují i akciové trhy v Číně, a to v době, kdy druhá největší ekonomika světa už vykazuje signály zpomalení ekonomického růstu a není jistá budoucnost zadluženého realitního gigantu Evergrande, který nemá peníze na splácení dluhu.

Čína slíbila, že letos sníží energetickou náročnost, tedy množství energie spotřebované na jednotku ekonomického růstu, zhruba o tři procenta, aby splnila klimatické cíle. Úřady v provinciích také v poslední době začaly více vyžadovat snížení emisí, když se ukázalo, že pouze deset ze 30 regionů v první polovině roku splnilo energetické cíle. Zaměření Číny na energetickou náročnost a dekarbonizaci se podle analytiků nezmění před konferencí OSN o klimatu COP26, která se koná v listopadu.

Výpadky elektřiny již několik týdnů postihují zpracovatelské firmy v důležitých průmyslových centrech na východním a jižním pobřeží. Několik významných dodavatelů společností Apple a Tesla muselo zastavit výrobu v některých závodech. Nejméně 15 čínských firem ve svých burzovních prohlášeních uvedlo, že jejich výrobu narušilo omezení dodávek elektřiny. Také více než 30 firem s akciemi na tchajwanské burze a operacemi v Číně muselo kvůli omezením dodávek elektřiny zastavit provoz.

Omezení silně zasáhlo ocelárny, producenty hliníku a cementárny. Podle analytiků Morgan Stanley bylo odstaveno z provozu přibližně sedm procent kapacity výroby hliníku a 29 procent kapacit výroby cementu. Problémy by mohly mít papírenský a sklářský průmysl, výpadky zasáhly také výrobce chemikálií, barviv, nábytku a sójové mouky.

Analytici banky Nomura kvůli nedostatku elektřiny snížili své výhledy ekonomického růstu Číny na třetí a čtvrté čtvrtletí i celý rok. Ve třetím čtvrtletí nyní čekají zvýšení hrubého domácího produktu (HDP) o 4,7 procenta místo 5,1 procenta a v posledních třech měsících o tři procenta. Předtím čekali růst o 4,4 procenta. Za celý rok má ekonomika expandovat o 7,7 procenta místo 8,2 procenta.

V Číně je nedostatek energetického uhlí na trhu. Jeho se za poslední rok zvýšila na více než dvojnásobek.

Index cen energetického uhlí v Číně se za poslední rok zvýšil o více než 130 procent (foto Reuters)
Index cen energetického uhlí v Číně se za poslední rok zvýšil o více než 130 procent (foto Reuters)

Analytici také varovali, že problémy čínských firem ovlivní globální trhy, ohrožené jsou podle nich zvláště dodávky textilu, hraček a strojních dílů. Analytici z Morgan Stanley uvádí, že pokud bude omezování výroby trvat delší dobu, mohlo by to ve čtvrtém čtvrtletí snížit růst čínského HDP o jeden procentní bod.

Čína je největším spotřebitelem energie na světě a největším zdrojem skleníkových plynů způsobujících oteplování klimatu. Cílem země je dosáhnout maximálních emisí oxidu uhličitého do roku 2030 a do roku 2060 snížit emise na čistou nulu.

Průmysl, resp. řada jeho odvětví v dnešní době již na mnoha místech planety nepatří k energeticky nejnáročnějším lidským aktivitám. Průmyslová výroba často nedominuje ani žebříčku škodlivých emisí. Její role však na straně spotřeby energií i na straně emisí bude i nadále velmi významná. Odvětví, jako jsou hutnictví nebo sklářství, patří k energeticky velmi náročným, a v současnosti nelze očekávat žádný zásadní inovační průlom, který by tuto situaci změnil. Rudy či sklo se zkrátka musejí tavit při velmi vysokých teplotách a stávající technologie výroby ani základní suroviny nelze nahradit žádnými energeticky úspornějšími variantami.

Co se týče emisí, tak například podle americké Agentury pro ochranu životního prostředí (EPA) tamní průmysl vytváří téměř čtvrtinu emisí celých USA a v zemích EU je tento podíl velmi podobný. Vzhledem k tomu, že USA usilují o snížení produkce skleníkových plynů o 50 % do roku 2030 a EU chce ke stejnému datu snížit tyto emise dokonce o 55 %, je změna energetických koncepcí v oblasti průmyslu aktuální téma, a to počínaje restrukturací energetických zdrojů přes zacházení s energiemi během výrobních procesů až po emise.

V souvislosti s koronavirovou krizí je v současnosti poněkud obtížné energetickou náročnost průmyslové výroby relevantně kvantifikovat. Ve Spojených státech byla například podle Mezinárodní agentury pro energii (IEA) spotřeba elektřiny v průmyslu během letošního dubna meziročně o 9 % nižší a spotřeba zemního plynu v průmyslu tam v květnu meziročně klesla o 8 %. To je největší meziroční pokles od globální recese v roce 2009, i když je třeba říci, že využívání průmyslového plynu stagnovalo již před pandemií (v roce 2019 vzrostlo pouze o 0,1 %).

Zajímavým faktem je, že ve Spojených státech i v Evropě pandemie více zasáhla výrobu méně energeticky náročných produktů, jako jsou například automobily, než energeticky náročnější výrobu, jakou se zabývá třeba chemický průmysl. Číselná data tedy momentálně ukazují určité vychýlení směrem k energeticky náročnější výrobě. Zda se jedná pouze o krátkodobý jev, ukážou až další měsíce.

Elektromotory: potenciál k úsporám   

Energetickou spotřebu průmyslové výroby by již v blízké budoucnosti měl významně ovlivňovat také fakt, že ve výrobních provozech neustále vzrůstá počet průmyslových elektromotorů, které dosahují stále vyšší energetické účinnosti. Tento předpoklad plyne ze skutečnosti, že na celosvětové spotřebě elektrické energie v průmyslu se elektromotory podílejí téměř 70 %. Nejnovější studie přitom uvádějí, že pokud si pořídíte nový elektrický pohon, můžete v průměru ušetřit až 30 % nákladů na energii.

Nadějné vyhlídky poněkud komplikuje fakt, že v současné době se přibližně 75 % elektromotorů nachází v čerpadlech, ventilátorech a kompresorech, které jsou ale většinou „pouze“ v souladu se starými standardy účinnosti IE1 nebo IE2. Pro nově instalované elektromotory je však již v řadě zemí stanovena minimální třída účinnosti IE3. Některé společnosti, například Siemens, již mají v portfoliu i elektromotory splňující ještě vyšší třídu účinnosti – IE4 (Super Premium Efficiency). U regulovaných pohonů se přitom potenciál úspor ve srovnání s neregulovanými pohony s pevně danou rychlostí v mnoha případech ještě zvyšuje. Největšího úsporného efektu však lze dosáhnout optimalizací celého pohonného systému. Pokud se podaří zvýšit účinnost motoru, přidá se možnost regulovat otáčky a implementuje se celkový monitoring, založený na moderních digitálních nástrojích, náklady na energie lze snížit až o 60 %.

Síťová řešení a komplexní analýza systémových dat jsou nejlepšími způsoby, jak zvýšit energetickou účinnost na opravdu udržitelnou úroveň. S tím samozřejmě souvisí i zásadní snížení emisí CO2, šetrné využívání zdrojů a výrazné snížení nákladů na životní cyklus zařízení (TCO, Total Cost of Ownership).

Firmy, které jdou příkladem

Již dnes lze ve světě najít i velké průmyslové firmy, kterým se podařilo zefektivnit výrobu do té míry, že splňují kritéria klimatické neutrality. Jednou z nich je například německo-japonský výrobce obráběcích strojů DMG MORI. Tato firma od počátku roku 2021 již vyrábí všechny své stroje klimaticky neutrálně, a to od získávání vstupních surovin až po dodávky samotných strojů zákazníkům.

Firma se podle svých slov snaží vyhýbat tvorbě emisí ve všech oblastech své činnosti, například prostřednictvím moderních konceptů vytápění, chlazení a větrání ve svých výrobních prostorech. Již od počátku roku 2020 DMG MORI téměř ve všech svých výrobních lokalitách využívá buď vlastních zdrojů obnovitelné energie, nebo „zelenou energii“ nakupuje. Zbývající emise CO2, které vznikají například při těžbě surovin nebo zpracování oceli, firma kompenzuje investicemi do udržitelných, certifikovaných projektů na ochranu klimatu (firma vlastní certifikáty Gold Standard, Verified Carbon Standard, UN Certified Emission Reduction). Patří k nim třeba výstavba větrné elektrárny v Turecku nebo projekt zaměřený na zpracování biomasy v Číně.

V roce 2020 dosáhly emise CO2 vzniklé v celém hodnotovém řetězci DMG MORI 258 494 t. Ve srovnání s rokem 2019 to znamenalo snížení o úctyhodných 175 570 t CO2 (-40,45 %). Je však třeba dodat, že kvůli koronakrizi a s ní souvisejícím poklesem objednávek lze emise z let 2019 a 2020 srovnávat pouze velmi opatrně.

Mezi tuzemskými průmyslovými firmami je velkým propagátorem udržitelnosti například automobilka Škoda Auto. V jejím ambiciózním programu s názvem Next Level Škoda Strategy 2030 se uvádí například to, že v druhé polovině tohoto desetiletí chce automobilka vyrábět veškerou energii k napájení výrobních závodů pro automobily a komponenty společnosti v České republice a s nulovými emisemi uhlíku.

Škodovka si stanovila tři hlavní pilíře: GreenProduct, GreenFactory a GreenRetail. Na pilíři GreenProduct by měl stát vývoj co možná nejekologičtějších vozů, snižování spotřeby paliva a vývoj nových, recyklovatelných materiálů. Pilíř GreenFactory podpírá všechny tovární aktivity umožňující výrobu šetrnou k přírodním zdrojům. Průběžně se například měří a dále snižuje spotřeba energií a vody, množství odpadu vzniklé v přepočtu na vyrobený vůz, emise CO2 a takzvaných těkavých organických látek (VOC), které vznikají při lakování karoserií. V rámci pilíře GreenRetail se Škoda zabývá ekologickým hospodařením svých prodejců a servisů.

Škoda se může pochlubit také tím, že ve Vrchlabí má svůj první uhlíkově neutrální výrobní závod. Od letošního roku navíc Škoda postupně nahrazuje zemní plyn CO2 neutrálním metanem z bioplynových stanic.

Vedle toho automobilka plánuje, že se z České republiky v příštích letech stane jedno z vývojových center elektromobility. Konkrétně se mají do roku 2030 ve všech třech českých výrobních závodech společnosti Škoda Auto, tedy v Mladé Boleslavi, Kvasinách a Vrchlabí, začít vyrábět elektrické vozy nebo elektrické komponenty pro ně.

Dopady takzvané evropské zelené dohody (Green Deal), tedy plánu Evropské komise, jak do roku 2050 udělat z Evropy klimaticky neutrální kontinent, můžou být pro českou ekonomiku příležitostí, ale i obrovským rizikem, které poškodí její konkurenceschopnost. V pořadu České televize Otázky Václava Moravce to řekl viceprezident pro hospodářskou politiku a export Svazu průmyslu a dopravy Radek Špicar. Záležet bude podle něj na politické reprezentaci a jejím vyjednávání v EU.

Česko musí podle Špicara například vyjednat, aby plyn mohl být přechodně využitý jako bezemisní zdroj energie. „Je to celé mnohovrstevnatý problém,“ podotkl. Boj proti změnám klimatu je ale podle něj důležitý. Připomněl, že česká vláda mohla celý Grean Deal v roce 2019 jedním hlasováním vetovat.

„Představa, že Green Deal pomůže nejprůmyslovější zemi v EU, kterou je Česko, považuji za překvapující představu,“ reagoval člen Národní ekonomické rady vlády (NERV) a hlavní ekonom Generali CEE Holding Miroslav Singer. Bývalý guvernér České národní banky Singer také míní, že česká politická reprezentace o celém problému nemá jasno. Není podle něj ještě jasno ani o dalších detailech návrhu. „Například studii o dopadech naplňování zelené dohody na inflaci jsem neviděl, i když zdražování produkce s jistotou přijde,“ dodal.

Z analýzy Barometr českého průmyslu, která byla zveřejněná v pátek a která vychází z dat získaných během 263 rozhovorů s klíčovými představiteli vybraných společností v červenci a srpnu, české podniky nyní nejvíce trápí malá dostupnost materiálu a komodit, nárůst cen vstupů a situace na trhu práce. „Stát neovlivní nedostatek čipů ani ceny logistiky. Může pouze částečně ovlivnit v dlouhodobém horizontu energetickou politiku země,“ uvedl v diskusi k barometru ministr průmyslu, obchodu a dopravy Karel Havlíček (za ANO). „Stát musí tvrdě bránit české zájmy a postavit se doporučením úředníků v Bruselu,“ doplnil prezident Hospodářské komory Vladimír Dlouhý. Nová vláda musí podle něj okamžitě pokračovat v tendru na jádro, notifikaci obnovitelných zdrojů a prosadit uznání plynu jako zeleného zdroje energie.

Zelená dohoda pro Evropu představuje plán Evropské komise na ochranu klimatu. Ministři životního prostředí zemí Evropské se loni v prosinci mimo jiné shodli na podrobnostech takzvaného klimatického zákona, který EU zavazuje k výraznějším omezením emisí skleníkových plynů, než dosud plánovala. O konečné podobě normy, která počítá s redukcí zplodin do roku 2030 nejméně o 55 procent proti hodnotám z roku 1990, začnou státy od letoška vyjednávat s Evropským parlamentem.

V nedávné době se na první strany mnoha světových médií dostala zpráva, že občané Salvadoru mohou nově všude platit kryptoměnou bitcoin. Tato středoamerická země je tak první, která kryptoměnu zavedla jako oficiální platilo, ačkoli většina populace nemá připojení internetu, bankovní účet ani kreditní kartu. Občané Salvadoru se tak k této novince stavějí značně rezervovaně. K problematickým aspektům této kryptoměny patří kromě jiného i značná energetická náročnost jejího provozu.

Podle Oldřicha Dědka, člena bankovní rady České národní banky, je právě tzv. těžba bitcoinů tím neproblematičtějším na této kryptoměně. „Například Gruzie má obrovský potenciál pro výrobu energie, ale kvůli těžařům bitcoinu se z čistého exportéra elektřiny stala čistým importérem. Jde o tak obrovské mrhání energií, že to musí jednou narazit na strop. Není možné, aby se bitcoin víc rozšířil, protože zeměkoule by tolik energie neměla,“ uvedl pro Český rozhlas tento člen bankovní rady České národní banky.

„Ano, je tam velká energetická náročnost, která ale bude do budoucna celkem významně klesat. Dnes je energie spotřebovávána na zapisování transakcí a na těžení nových bitcoinů, které dostávají za odměnu. Ty ale postupně klesají a bude zůstávat jen energie na zapisování kryptoměny,“ obhajuje udržitelnost bitcoinu hlavní ekonom investiční skupiny Natland  Petr Bartoň. Těžaři si podle něj navíc mohou pro těžbu bitcoinu vybírat lokality po celém světě, a tím pádem i energetické zdroje, které jsou v dané lokalitě k dispozici. Těžař tedy má možnost volby, a pokud uvažuje „udržitelně“, vybere si pro těžbu lokalitu energeticky zásobovanou z obnovitelných zdrojů.         

Lákavá hra

Jak to tedy vlastně je s energetickou náročností bitcoinu? Ta v posledních letech opravdu prudce vzrostla. New York Times vypočítaly, že v roce 2009 jste mohli vytěžit jeden bitcoin velmi snadno pomocí standardního kancelářského PC. Bitcoin jste měli během několika sekund a náklady na jeho zisk byly zanedbatelné. Dnes k tomu potřebujete místnost plnou specializovaných počítačů, každý v ceně tisíců dolarů. Spotřebujete při tom tolik elektřiny, kolik spotřebuje standardní americká domácnost za 9 let. Vyjádřeno v dolarech: zhruba 12 500 USD. Vzrostla však také hodnota samotného bitcoinu: ta dnes pohybuje kolem 50 000 USD, což je také důvod, proč je „hra“ o bitcoiny tak lákavá.  

Číselná srovnání jsou však znepokojující: Bitcoinové transakce probíhající na celém světě totiž spotřebovávají více elektřiny než některé státy. Tvorba bitcoinů a následné transakční pohyby v současné době spotřebují přibližně 91 terawatthodin elektřiny ročně, což je více, než kolik spotřebuje za rok třeba takové pětapůlmilionové Finsko, a více než sedmkrát tolik, kolik elektřiny spotřebují všechny globální operace Googlu. Provedeme-li historické srovnání, zjistíme, že množství elektřiny spotřebované na těžbu bitcoinů za posledních 5 let vzrostlo desetkrát.

Proč je vlastně bitcoin tak energeticky náročný? Vyplývá to z podstaty transakčního procesu. Řekněme, že si chcete něco koupit a zaplatit za to bitcoinem. První fáze koupě je rychlá a snadná: otevřete si bitcoinový účet, třeba u Coinbase, díky němuž můžete nakupovat bitcoiny za dolary. Tím získáte bitcoinovou digitální peněženku a můžete začít obchodovat. Obchodování je však založeno na tom, že každá transakce musí být ověřena v rámci bitcoinové sítě. Ta totiž zaručuje, že bitcoiny, které přijímáte, jsou skutečné. Tím se dostáváme k samotnému jádru celého bitcoinového účetnictví: k údržbě dnes již velmi rozsáhlé veřejné „účetní knihy“. Právě na ni se spotřebuje drtivá většina elektrické energie.

Celosvětové procentuální rozložení těžby bitcoinu (Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index)

Energie jako věrohodnost

Bitcoinoví těžaři po celém světě soutěží o to, kdo z nich bude moci ověřit danou transakci a zapsat ji do účetní knihy všech bitcoinových transakcí. S tímto vítězstvím je spojena odměna v podobě nově vytvořených bitcoinů. Tato hra se nazývá „těžba“. Můžete si ji představit třeba jako hru v kostky, avšak s tím rozdílem, že každý hráč má kostku s nespočetněkrát více stranami. Vítězem hry je ten, komu jako prvnímu padne určité předem definované číslo, například číslo nižší než 10. Vtip je v tom, že čím výkonnější počítač máte, tím více „hodů“ můžete za určitý časový interval provést.

Síť bitcoinů je ovšem navržena důmyslně a na nárůst počtu těžařů a jejich stále výkonnějších počítačů dokáže reagovat zvýšením obtížnosti hry, což znamená například to, že musíte hodit číslo menší než 4, nebo třeba zcela konkrétní číslo. Toto zvýšení obtížnosti však spirálovitě stimuluje další zvyšování výkonu počítačů a energetická náročnost těžby roste a roste. Dnes se proto těžaři často spojují do skupin, aby tak lépe zvládli velmi vysoké náklady na počáteční vybavení.

Ale vraťme se ke hře. Vítěz daného herního kola pak ověří „blok“ bitcoinových transakcí, za což je odměněn několika novými bitcoiny. Proč vůbec transakce doprovází takováto hra? Důvodem je to, že prosté zaznamenávání transakcí do účetní knihy by bylo příliš snadné. Jde tedy o to, zajistit, aby tak činily pouze „důvěryhodné“ počítače a byly eliminovány jakékoli nekalé úmysly. Pokud by totiž někdo chtěl jakýmkoli způsobem narušit legitimitu finančních převodů, musel by disponovat výpočetním výkonem, který je z technického i ekonomického hlediska zcela nerealizovatelný.

Energetická náročnost těžby bitcoinů vyjádřená v procentech spotřeby energie ve vybraných zemích

Bude někdy bitcoin zelenější?

Těžba dnes probíhá po celém světě a často právě tam, kde je dostatek levné energie. Po mnoho minulých let tak byla velká část těžby bitcoinů situována v Číně, avšak v poslední době tamní těžba oslabila. Vědci z univerzity v Cambridgi, kteří studovali geografické rozložení těžby bitcoinů, nedávno uvedli, že podíl Číny na globální těžbě klesl ze 75 procent na konci roku 2019 na 46 procent v dubnu letošního roku. Podíl USA na těžbě ve stejném období naopak vzrostl ze 4 na 16 procent.

Je tedy nějaká šance, že se těžba bitcoinů v dohledné době začne přiklánět k obnovitelným zdrojům energie? Odhady jsou různé, někteří odborníci však varují, že případný nárůst používání obnovitelné energie k tomuto účelu by mohl výrazně omezit možnosti jejího využití k účelům jiným, jež jsou obecně prospěšnější.

Snahy o reflexi současného znepokojivého stavu patrné jsou: jistá skupina těžařů například začala experimentovat s využíváním zbytkového zemního plynu, který se uvolňuje při těžbě fosilních paliv. Tato snaha je však zatím svým rozsahem zcela zanedbatelná a navíc ani příliš nekoresponduje s trendem udržitelnosti. V Číně se zase těžaři pokoušeli využívat vodní energii vznikající během období dešťů. V tomto případě sice šlo o čistý, ale dlouhodobě velmi nespolehlivý zdroj.

Zatím tedy platí, že při těžbě převažuje využívání fosilních zdrojů energie, i když existují samozřejmě lokální odlišnosti. Že by v dohledné době mělo dojít k výraznější změně co do energetických zdrojů i co do energetické náročnosti těžby, není příliš pravděpodobné. Bitcoin si již však – i přes vysokou míru volatility – vydobyl pevné místo ve světě financí a pravděpodobně zde s námi již zůstane. Nezbývá tedy než věřit, že budoucí změny principů těžby umožní její aktuálně jen stěží únosnou energetickou náročnost výrazně snížit.   

Sítě nízkého elektrického napětí procházejí v současné době na mnoha místech světa rychlými a poměrně zásadními změnami. Elektrická energie v nich totiž často již neproudí jen jedním směrem, tedy z rozvodny ke spotřebitelům, ale spotřebitelé mohou – a mnohdy tak také činí – exportovat elektřinu, kterou sami vyrobili, zpět do sítě. Dalším významným faktorem, který se na proměně podílí, je to, že poptávka po elektřině rychle roste a dále poroste s tím, jak se bude dále elektrifikovat dopravní provoz a jeho infrastruktura – tedy především, jak se bude rozvíjet elektromobilita – a jak bude sílit i elektrifikace dalších významných infrastruktur. A přibývat bude i obnovitelných zdrojů. Spolu s tím vším však porostou i rizika vzniku nestabilit v nízkonapěťových sítích.

Výzkumníci sdružení v Smart Systems Group při edinburghské univerzitě Heriot-Watt se proto ve spolupráci s distribuční společností Scottish Power Energy Networks zaměřili právě na tyto klíčové výzvy. Na základě dat opírajících se o provoz skotských energetických distribučních sítí vědci ukázali, že neuronové sítě umožňující tzv. hluboké učení mohou poskytovat poměrně přesné odhady distribuce napětí ve všech oblastech sítě, i když jsou data dostupná pouze na několika místech této sítě. Předpokladem toho však je, že data se získávají prostřednictvím tzv. chytrých měřičů, a mají dostatečně vysokou granularitu. (Granularita neboli zrnitost je úroveň hloubky reprezentace dat, resp. jejich podrobnosti. Vysoká granularita znamená vysokou úroveň detailu až na atomická data.)

Měřit inteligentně

Kolísání napětí je značným problémem, protože jeho poklesy/rázy mohou vést i k vážnému poškození koncových elektrických spotřebičů. Distributoři elektřiny proto mají zákonnou povinnost zajistit, aby odchylky napětí ve všech uzlech jejich sítí zůstaly v zákonem přísně vymezeném intervalu nebo v rámci provozních podmínek stanovených regulátorem. V současné době tedy řada distributorů přistupuje k instalaci inteligentních měřičů a dalších pokročilých měřicích technologií, aby se zvýšila pozorovatelnost dříve „slepých“ částí sítě a umožnila se tak aktivní správa sítí s cílem zajistit zmírnění rizik.

Zavádění inteligentních měřičů však může implikovat i řadu potíží. V praxi se totiž pak často jedná o zpracovávání rozsáhlých datových toků z desítek tisíc (a potenciálně i milionů) míst a o získávání smysluplných provozních a plánovacích informací z těchto dat, což nemusí být zrovna jednoduché. Data totiž nemusejí být úplná a dostatečně kvalitní, například v důsledku toho, že mnoho sítí se de facto skládá z řady dalších podsítí, které se často vzájemně velmi liší svým typem a technickým stavem. Představa, že kvalitní a kompletní data v dohledné době půjde získat z každého jednotlivého uzlu, zkrátka není příliš realistická. V mnoha zemích a regionech je navíc zavádění inteligentních měřičů zcela dobrovolné a odběratelé je tak mohou bez jakýchkoli následků odmítnout. A i v místech, kde zavádění inteligentních měřičů probíhá úspěšně, je třeba vzít v úvahu zákonnou regulaci, která brání přístupu k soukromým údajům provozovatelů.

To potvrzuje i Maizura Mokhtar, datová expertka, která práci skotských vědců vedla. „Moderní inteligentní měřiče mohou shromažďovat data s vysokou granularitou v podstatě z každé domácnosti, v praxi však existuje při shromažďování tolika dat řada technických omezení. Stejně tak do hry vstupují i obavy koncových odběratelů o své soukromí,“ uvedla.

Pozor na osobní data

Je tedy třeba připustit, že existují oprávněné obavy, že údaje o poptávce po elektřině, zejména pak údaje o konkrétní energetické zátěži, je možné použít i k profilování chování jednotlivých zákazníků. Například ve Velké Británii proto příslušný regulační orgán, jímž je Úřad pro trh s plynem a elektřinou (OFGEM), rozhodl, že údaje o poptávce po energii s vysokou granularitou v intervalu kratším než jeden měsíc musejí být považovány za osobní, a proto jsou chráněny přísnějšími předpisy, než je v souvislosti s energetickým provozem obvyklé.

Bez znalosti topologie sítě je však – na rozdíl od údajů o výkonu, které přímo odhalují spotřebu energie každé domácnosti v každém časovém okamžiku – vytvoření profilu energetického chování zákazníků jen na základě dat o elektrickém napětí značně obtížné.

Skotští vědci se proto zaměřili na vytvoření takových technik strojového učení a Power System Simulator for Engineering (PSSE), které budou schopny efektivně pracovat pouze s napěťovými daty a žádné další datové soubory již nebudou potřebovat. Ve své studii pak vědci také porovnali přesnost predikce poptávky po elektřině s použitím osobních dat a bez nich. Vědci dále zkoumali také účinnost neuronových sítí se schopností hlubokého učení při předpovídání napěťové distribuce i v místech, kde se nenacházejí inteligentní měřiče.

Stav, kdy by všichni zákazníci měli nainstalovány inteligentní měřiče, se totiž pouze zdá být ideální. Pokud by tomu tak opravdu bylo, pak by pochopitelně značně vzrostl objem celkových dat, ale i náklady na správu těchto dat i na jejich následnou analýzu. A právě proto, aby tyto náklady nebyly tak velké, navrhuje skotská studie identifikovat klíčová místa, na kterých jsou inteligentní měřiče nutné k tomu, aby bylo možné zajistit efektivní predikci pro celou nízkonapěťovou síť.

Vědci zjistili, že aby byl prediktivní model přesný a spolehlivý, musí umět:

1. předvídat distribuci napětí v obvodu vždy o jeden krok dopředu, a to při pouze částečném pokrytí chytrými měřiči v nízkonapěťovém obvodu;

2. předvídat napětí, a to pro všechny zákazníky, včetně míst bez chytrých měřičů;

3. používat, ale nevyžadovat data o spotřebě energie s vysokou granularitou od všech zákazníků v síťovém okruhu, potenciálně tedy umět využít tato data v agregované podobě;

4. neklást žádné pevné požadavky týkající fázových připojení jednotlivých zákazníků.

Takto sestavený prediktivní model následně ukázal, že přesnost predikce sítě se zvyšuje spolu s tím, jak vzrůstá počet zákaznických bodů vybavených inteligentními měřiči, přičemž maximální přesnosti predikce je dosaženo při menším počtu bodů, než je jejich celkový počet. Zajímavým zjištěním tohoto výzkumu bylo také to, že na predikci nemělo podstatnější vliv, zda byl součástí vstupních údajů i údaj o spotřebě energie v konkrétních zákaznických bodech.

Práce skotských odborníků tak demonstruje, že k tvorbě vysoce přesných predikcí napětí v celé síti postačují pouze data z několika klíčových míst. Zásadní charakteristikou této metody přitom je, že po zákaznících nepožaduje zadávání žádných citlivých údajů.

Podle profesora Davida Flynna, vedoucího Smart Systems Group, spolupráce univerzity Heriot-Watt a Scottish Power Energy Networks velmi dobře ukazuje, jak lze díky spojení rozdílných odborností dospět k novému uvažování o věcech se zcela konkrétním praktickým užitkem pro britské provozovatelé energetických sítí. „Ukazuje se, že umělá inteligence a analýza velkých objemů dat jsou stále důležitější při řešení výzev, se kterými se britští poskytovatelé energií potýkají, a při dekarbonizaci našich energetických systémů pravděpodobně budou hrát klíčovou roli,“ dodal David Flynn.

Vize člověkem řízené jaderné fúze se o krok přiblížila realitě: vědcům z kalifornského National Ignition Facility (NIF), který je součástí Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), se totiž podařilo na malý zlomek vteřiny dosáhnout tzv. zapálení. To je stav, kdy záření uvolněné při jaderné fúzi stačí k zahřátí okolního paliva, které také začne fúzovat, a vznikne tak sebeudržující se řetězová fúzní reakce.

Podle LLNL tím bylo v oblasti experimentálního výzkumu jaderné fúze dosaženo důležitého milníku s nadějnými vyhlídkami do budoucna. Zvládnutí zapálení jaderné fúze by totiž pro lidstvo znamenalo nový čistý zdroj energie a nepochybně by přineslo i odpovědi na řadu velkých otázek teoretické fyziky.

Americkým vědcům se v laboratorních podmínkách podařilo zapálení dosáhnout díky obří soustavě téměř 200 laserů o velikosti tří fotbalových hřišť. Ty mířily na peletu deuterium-tritiového fúzního paliva o průměru pouhých několika milimetrů. Laserový paprsek zahřál peletu na teplotu více než 3 miliony °C, čímž se odpařil její povrch a došlo ke stlačení deuteria a tritia na hustotu, při které se jejich atomy začaly slučovat. Při tom se uvolnilo více než 1,3 MJ energie, tedy zhruba 25násobek dosud rekordního množství energie, kterého se podařilo v NIF dosáhnout v roce 2018.

Nový rekord padl i díky řadě technických vylepšení celého experimentálního zařízení: byla použita nová diagnostika, došlo ke změnám ve výrobě tzv. hohlraumu, dutého zařízení, v němž je umístěna peleta, a zvýšila se rovněž přesnost laseru.

Přestože uvolňování energie trvalo jen velmi krátkou dobu – pouhých 100 biliontin sekundy – vědce výsledek experimentu nadchl. „Tento výsledek je historickým pokrokem ve výzkumu fúze inerciálního udržení,“ radostně komentovala událost Kim Budilová, která je ředitelkou LLNL.

I nejnovější experiment si stejně jako všechny předchozí stále vyžádal na vstupu více energie, než kolik jí vyprodukoval, je však prvním, při kterém se podařilo dosáhnout klíčové fáze – zapálení. Vědci si tak připravili půdu pro dosažení další mety, tzv. breakeven, tedy momentu, kdy energie na vstupu je ekvivalentní energii uvolněné fúzní reakcí. Teprve pak bude možné začít se vážně zabývat energetickým ziskem z jaderné fúze.

Jako ve středu Slunce

Někteří vědci považují jadernou fúzi za možný energetický zdroj budoucnosti, zejména proto, že při jeho využívání vzniká jen velmi málo odpadu a žádné skleníkové plyny. Od jaderného štěpení, techniky, která se v současné době používá v jaderných elektrárnách, se zcela zásadně liší. Při štěpné reakci se přerušují vazby mezi těžkými atomy, díky čemuž dochází k uvolňování energie. Ve fúzním procesu se naopak spojují lehká atomová jádra, čímž vznikají jádra těžká a rovněž se uvolní značné množství energie.

V současné době existují dva hlavní způsoby, kterými se vědci snaží ovládnout jadernou fúzi: magnetické a inerciální udržení. Při magnetickém udržení jde o dosažení ustálených podmínek fúzního hoření a o zapálení mluvíme, pokud ohřev plazmatu stačí k stálému udržení extrémní teploty. V NIF se zaměřují na fúzi inerciálního udržení. Myšlenka řízeného uvolňování fúzní energie pomocí inerciálního udržení vychází ze stejného obecného principu, na jakém funguje vodíková bomba – palivo je zahřáto tak rychle, že dosáhne podmínek potřebných k zapálení fúze a začne hořet předtím, než se rozletí. Setrvačnost neboli inerce paliva zabraňuje jeho okamžitému úniku. Důležité však je, že množství paliva musí být mnohem menší než v případě vodíkové bomby, aby energie jednotlivé „exploze“ nezničila okolní prostředí. Objem paliva je také omezen tím, kolik energie dokážeme dodat, aby se palivo dostatečně rychle zahřálo.

Omezení množství paliva lze teoreticky vypočítat. Typické hodnoty energie uvolněné každou malou explozí by tak měly dosahovat řádově stovek milionů joulů. Pro srovnání, jeden kilogram benzínu obsahuje zhruba 40 milionů joulů, takže každá exploze by odpovídala spálení několika kilogramů benzínu. K uvolnění takového množství energie ale stačí jen několik miligramů směsi deuteria a tritia, a to díky jejímu mnohem většímu energetickému obsahu. Toto množství má v pevném skupenství podobu malé kuličky o poloměru pouhých několika milimetrů a odborně se nazývá terčík.

 V LLNL tento teoretický koncept realizují tak, že systémem laserů ohřívají na velmi vysokou teplotu palivové pelety. Ty obsahují tzv. těžké vodíky – deuterium a tritium –, které lze snáze „tavit“ a vyprodukovat z nich více energie. Palivové pelety je však třeba ohřát a stlačit do stavu, který panuje ve středu Slunce, tohoto přírodního fúzního reaktoru.

Jakmile je těchto podmínek dosaženo, fúzní reakce uvolní několik částic, včetně částic „alfa“, které interagují s okolní plazmou a dále ji zahřívají. Zahřátá plazma pak uvolňuje více a více částic alfa a rozbíhá se řetězová reakce – proces označovaný jako zapalování.

Zjistit, co bylo po Velkém třesku

„Týmy NIF odvedly mimořádnou práci,“ ocenil práci svých kolegů profesor Steven Rose, spoluředitel Centra pro studium inerciální fúze na Imperial College London, s tím, že jde o nejvýznamnější pokrok v oblasti experimentů s inerciální fúzí od jejich počátků, které se datují do roku 1972.

Jeremy Chittenden, Roseův kolega ze stejného centra, však varoval, že učinit z tohoto laboratorního a čistě experimentálního řešení prakticky využitelný zdroj energie nebude snadné. „Proměna tohoto konceptu na obnovitelný zdroj elektrické energie bude pravděpodobně dlouhý proces, během nějž bude nutné překonat řadu významných technických výzev,“ řekl, avšak optimisticky dodal: „Tempo zvyšování produkce energie je rychlé, což naznačuje, že brzy můžeme dosáhnout dalších energetických milníků, jako je stav, kdy na výstupu dosáhneme vyššího energetického výtěžku, než je energetická náročnost laserů použitých k nastartování procesu. “

Tým z Imperial College London nyní analyzuje výstupy experimentu pomocí diagnostických metod, které sám vypracoval, aby co nejlépe porozuměl tomu, co se děje za tak extrémních podmínek. Brian Appelbe, výzkumný pracovník Centra pro studium inerciální fúze, uvedl: „Lasery NIF již dříve dokázaly vytvořit ty nejextrémnější podmínky na Zemi, ale nyní se zdá, že nový experiment zdvojnásobil předchozí nejvyšší dosaženou teplotu. Dostali jsme se tak do situace, v níž jsme nikdy předtím nebyli – nacházíme se na dosud nezmapovaném území našeho porozumění plazmě.“

Zvládnutí jaderné fúze a detailní porozumění jejím mechanismům by mohlo teoretickým fyzikům otevřít nové možnosti výzkumu některých nejextrémnějších stavů vesmíru, včetně těch, které panovaly jen několik minut po Velkém třesku.

Akademici z Cornellovy a Stanfordovy univerzity se domnívají, že tzv. modrý vodík může klimatu škodit více než fosilní paliva. Uhlíková stopa vznikající při jeho výrobě je podle nich o více než 20 % větší než v případech, kdy se jako zdroj energie používá zemní plyn nebo uhlí, a dokonce o 60 % větší než při použití motorové nafty. Pod výzkumem, který zveřejnil časopis Energy Science & Engineering, jsou podepsáni profesor ekologie a environmentální biologie na Cornellově univerzitě Robert Howarth a Mark Z. Jacobson, který je profesorem stavebního a environmentálního inženýrství na Stanfordově univerzitě.

Řada zemí přitom na modrý vodík velmi sází a přisuzuje mu významnou, byť dočasnou roli v rámci dekarbonizace svých ekonomik. Čekání na tzv. zelený vodík, tedy vodík vyráběný elektrolýzou a z obnovitelných zdrojů energie, totiž může být ještě dlouhé.

Modrý vodík vzniká ze zemního plynu přeměnou metanu na vodík a oxid uhličitý pomocí tepla, páry a tlaku nebo šedého vodíku. V další fázi výrobního procesu je však část oxidu uhličitého zachytávána. Jedná se o tzv. CCS postup, neboli Carbon Capture and Storage. Jakmile je tedy vedlejší produkt – oxid uhličitý a další nežádoucí emise – izolován, stane se z něj modrý vodík. Vědci se přitom vcelku shodují na tom, že proces výroby modrého vodíku vyžaduje velké množství energie, které se obvykle zajišťuje spalováním většího množství zemního plynu.

Stále příliš velké emise

„V minulosti se na zachycování oxidu uhličitého vznikajícího při výrobě šedého vodíku nevynakládalo téměř žádné úsilí a emise skleníkových plynů tak byly obrovské. Nyní průmysl prosazuje jako řešení modrý vodík, což je přístup, při němž se stále využívá metan ze zemního plynu a současně je snaha zachycovat vedlejší produkt – oxid uhličitý. Emise i tak bohužel zůstávají velmi velké.“ upozornil profesor Howarth.

Metan je podle Howartha významný skleníkový plyn. Na oteplování atmosféry má více než stokrát větší vliv než oxid uhličitý. Jeho slova potvrzuje nedávno zveřejněná zpráva Mezivládního panelu OSN o změně klimatu, která ukazuje, že kumulativně metan za posledních sto let přispěl ke globálnímu oteplování asi dvoutřetinovým podílem v porovnání s tím, jak se na něm podepsal oxid uhličitý.

Faktem také je, že emise modrého vodíku jsou sice nižší než u šedého vodíku, ale pouze asi o 9 % až 12 %. „Modrý vodík může být jen těžko bezemisní,“ napsali zmínění dva američtí vědci, podle nichž modrý vodík jako strategie funguje pouze do té míry, v jaké je možné dlouhodobě ukládat oxid uhličitý bez toho, že by unikl zpět do atmosféry.

Riskantní sázka?

Dokladem toho, jak řada zemí na modrý vodík sází, je nedávný krok amerického senátu. Ten 10. srpna schválil zákon o investicích a zaměstnanosti, který pracuje s finanční částkou ve výši 1 bilionu dolarů, z níž by mělo několik miliard dolarů plynout také na vývoj, dotace a posílení vodíkových technologií a vodíkového průmyslu.

Podle amerických akademiků se však v tomto případě o nijak bohulibou dotaci nejedná. „Politické síly si zde zřejmě ještě s vědou dostatečně neporozuměly. Ani progresivní politici totiž nemusejí rozumět tomu, o čem hlasují. Modrý vodík zní dobře, zní moderně a zní jako cesta k naší energetické budoucnosti. Ale není tomu tak,“ varoval dále Howarth.

Souhlas se studií již vyjádřili někteří akademičtí kolegové obou Američanů, například David Cebon, profesor strojního inženýrství na univerzitě v Cambridge. „Tento zásadní článek osvětluje klíčový moment, zcela neznámý v britské debatě o vodíku: totiž roli stopy skleníkových plynů, kterou vytváří modrý vodík. Postup výpočtů je přitom přísně vědecký, všechna výchozí tvrzení jsou pevně podložená a výsledky jsou stroze přesné,” zhodnotil výzkum Cebon.

Smůlou zatím je, že ekologicky šetrný „zelený“ vodík sice již existuje, resp. technologie jeho výroby je známa, ale faktická produkce zůstává poměrně malým segmentem, protože jeho výrobu se dosud nepodařilo přivést do komerčně efektivní fáze. Připomeňme, že tento zcela ekologický způsob výroby vodíku se děje tak, že voda prochází elektrolýzou – přičemž elektřina pro ni vzniká ze sluneční, větrné nebo vodní energie – a voda se při ní dělí na vodík a kyslík.

„Nejlepší vodík je zelený vodík získaný elektrolýzou, a pokud bude používán moudře a efektivně, může být cestou k udržitelné budoucnosti. To ale vůbec neplatí pro modrý vodík,“ je přesvědčen profesor Howarth.

Veškerá německá poptávka po energiích by do 10 až 15 let mohla být plně pokryta z obnovitelných zdrojů. Tvrdí to alespoň aktuální studie Německého institutu pro ekonomický výzkum (Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung – DIW).

„Stoprocentní pokrytí energií z obnovitelných zdrojů je technicky možné a ekonomicky efektivní, především však je to naléhavě nutné, aby bylo možné dosáhnout celoevropských cílů v oblasti ochrany klimatu,“ shrnuje výsledky studie Claudia Kemfert, která v DIW vede oddělení energetiky, dopravy a životního prostředí.

Získávání energie z obnovitelných zdrojů je hlavním cílem energetické transformace od samého počátku, přesněji od konce 70. let minulého století. Komplexně však začala být možnost stoprocentní výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů rozpracovávána až před zhruba deseti lety. Možnost úplného pokrytí dodávek elektřiny a tepla z obnovitelných zdrojů následně potvrdila i odborná zpráva renomovaného Fraunhoferova institutu.

Tlak na rozšiřování obnovitelných zdrojů energie po celém Německu dále zvýšilo i nedávné rozhodnutí spolkového ústavního soudu, které vytklo německému právnímu systému nedostatek konkrétnějších předpisů týkajících se ochrany klimatu, a následný zákon, který tento deficit napravil.

Zvýšit tempo

Podle propočtů, s nimiž pracuje čerstvá zpráva DIW, by se v Německu z obnovitelných zdrojů měla v dohledné době dát pokrýt nejen poptávka po elektřině, ale i poptávka po veškerých energiích. Předpokladem však je, že se dosavadní tempo výstavby obnovitelných zdrojů výrazně zvýší, a to jak zdrojů větrných, tak i zdrojů solárních. Je totiž třeba počítat s tím, že poptávka po elektřině se v Německu v souvislosti s všeobecným růstem elektrifikace výrazně zvýší – oproti 500 TWh v roce 2018 by měla v desetiletém horizontu vzrůst na více než 1000 TWh. Z tohoto množství by 300 TWh měla tvořit konvenční poptávka, 91 TWh by mělo připadnout na vytápění, 223 TWh by měla spotřebovat doprava a 456 TWh průmysl. Na druhou stranu celková spotřeba energie by měla klesnout na zhruba 1200 TWh, což by v porovnání s téměř 2600 TWh v roce 2018 bylo méně než polovina.

Vedle toho je třeba počítat také s rostoucí poptávkou po vodíku, která by se měla do 10 let pohybovat kolem 134 TWh, a syntetickém plynu (5 TWh), a to především v oblastech, které se obtížně elektrifikují – tedy například v letecké nebo lodní dopravě či v některých průmyslových provozech.

Studie DIW rozpracovává dva scénáře, které zohledňují vývoj celoevropského energetického mixu, založeného na obnovitelných zdrojích. Preferovaný, integrační scénář kalkuluje jak s rozšiřováním výrobních kapacit, tak s vývojem technologií a navyšováním kapacit pro její ukládání, ať již se jedná o stacionární bateriová úložiště, nebo o baterie určené pro elektromobilitu. Podle prohlášení německého ministra hospodářství a energetiky Petera Altmaiera je totiž vývoj a produkce vysoce výkonných a ekologicky udržitelných bateriových technologií zcela zásadní s ohledem na mobilitu budoucnosti, úspěšné pokračování energetické transformace (Energiewende) a sílu německé ekonomiky obecně. „Moderní bateriové technologie hrají v energetické transformaci ústřední roli. Baterie v elektromobilech významně přispívají k propojení energetiky a mobility. Moderní zde znamená výkonný, odolný a šetrný k životnímu prostředí. Tímto způsobem lze mobilitu učinit šetrnější ke klimatu, přičemž skladovací kapacitu vozidel je možné využít k zajištění mnohem rozsáhlejšího využívání obnovitelných energií. Přispět k tomu mohou také stacionární bateriové systémy,“ zdůraznil Altmaier.

Využívání OZE je zatím nerovnoměrné

I když Německo patří v úsilí zavádět obnovitelné zdroje mezi evropskými zeměmi k těm nejaktivnějším, na úrovni jednotlivých spolkových zemí však v tomto ohledu i z hlediska kvality přenosových sítí stále panují poměrně značné rozdíly. „Rozšířením sítě by se zlepšilo rovnoměrné rozdělení výroby a spotřeby v regionech,“ upozorňuje proto Christian von Hirschhausen, ředitel výzkumu mezinárodní infrastrukturní politiky a průmyslové ekonomiky při DIW. „Není to žádný přírodní zákon, že větrná energie musí pocházet pouze ze severu a odtud pak že musí být přepravována na jih. Potenciál obnovitelných zdrojů je ve všech německých regionech, jen byl dosud využíván velmi nerovnoměrně,“ uvedl dále von Hirschhausen. Infrastruktura pro větrnou energetiku by se proto podle něj měla nyní nejintenzivněji budovat v jižním Německu.

I přes očekávaný nárůst decentralizace výrobní a skladovací infrastruktury je posilování její integrace do celoevropské energetické sítě stále velmi důležité pro zajištění dlouhodobé bezpečnosti dodávek. Vědci přitom ve zmíněné analýze dospěli k závěru, že dodávky nebude ohrožovat to, že budou v plné míře zajišťovány celoročně z obnovitelných zdrojů, tedy i v zimě, kdy je výroba z fotovoltaiky a větrných turbín relativně nejnižší.

Studie uzavírá, že k tomu, aby se podařilo přiblížit unijní a celoněmeckou úroveň a úrovně jednotlivých spolkových zemí s ohledem na společný cíl, tedy zajišťovat veškeré dodávky energie prostřednictvím obnovitelných zdrojů, je nezbytně nutná těsná a dobře koordinovaná spolupráce, zejména pak při plánování rozvoje přenosových sítí. Úprava současných desetiletých rozvojových plánů je pak obzvláště naléhavá, zejména na evropské úrovni, protože zde stále značnou část kapacit tvoří fosilní paliva a jádro. I v Německu je energetický plán ve velké míře stále založen na vysokém podílu zemního plynu. „To jsou stíny včerejší energetické politiky – nyní se ale velmi nutně musíme přeorientovat na zítřek,“ uzavírá Caludia Kemfert.

Načíst další