V posledních měsících či týdnech se objevila řada článků či studií analyzujících surovinovou náročnost spojenou s klimatickými cíli EU. Jako nové kritérium či minimálně akcent se v nich objevuje co největší evropská soběstačnost, resp. bezpečnost při obstarávání těchto surovinových zdrojů. Patří k nim i studie, kterou v nedávných dnech zpracovala belgická Katholieke Universiteit Leuven. Studie, na kterou upozornila agentura Reuters, se zabývá možností dosažení klimatické neutrality do roku 2050 při zohlednění rostoucí spotřeby kovových materiálů. Podle studie do stanoveného termínu vzroste například spotřeba lithia oproti současnosti nejméně 35krát a kovů vzácných zemin 7–26násobně.

Vedle toho bude evropská energetická transformace potřebovat také mnohem více hliníku (o 30 % více než dnes), mědi (o 35 %), křemíku (o 45 %), niklu (o 100 %) a kobaltu (o 330 %). Všechny tyto suroviny jsou nezbytné k tomu, aby EU byla schopna dostát svým plánům na výrazné zvýšení podílu elektromobilů na dopravním provozu a větrných, solárních či vodíkových zdrojů v oblasti energetiky.

Nadějné vyhlídky

Nadějnou informací, kterou studie přináší, je, že do roku 2050 by mohlo být 40 až 75 % evropské spotřeby kovů v oblasti čisté energetiky uspokojováno místní recyklací. O těchto číslech však lze uvažovat pouze za předpokladu, že Evropa do recyklačního průmyslu intenzivně zainvestuje, uvádí se ve zmíněné studii s názvem Metals for Clean Energy, kterou si u univerzitních vědců objednala asociace Eurometaux, sdružující evropské metalurgické společnosti.

Studie KU Leuven je první, která v této oblasti nabízí takto konkrétní a dlouhodobou prognózu. Uvádí se v ní, že do roku 2050 budou evropské plány na výrobu technických zařízení spjatých s čistou energetikou vyžadovat každoročně minimálně:

– 4,5 milionu tun hliníku (minimální nárůst o 33 % oproti dnešní spotřebě)

– 1,5 milionu tun mědi (35 %)

– 800 000 tun lithia (3 500 %)

– 400 000 tun niklu (100 %)

– 300 000 tun zinku (10 až 15 %)

– 200 000 tun křemíku (45 %)

– 60 000 tun kobaltu (330 %)

– 3 000 tun kovů vzácných zemin neodymu, dysprosia a praseodymu (700–2 600 %)

Podle studie by Evropa mohla kolem roku 2030 čelit vážným výrobním problémům zejména v důsledku globálního nedostatku pěti kovů: lithia, kobaltu, niklu, vzácných zemin a mědi. Poptávka po primárních kovech by v EU měla vrcholit kolem roku 2040, poté by zvýšená míra recyklace měla přispět k větší soběstačnosti evropských zemí, avšak za předpokladu, že se výrazně posílí recyklační infrastruktura a budou odstraněny legislativní překážky. V souladu s tímto předpokladem by do roku 2050 lokálně recyklované kovy měly umožňovat produkci tří čtvrtin v Evropě používaných bateriových katod, všech permanentních magnetů a významně by se mohly podílet i na spotřebě hliníku a mědi. Studie také uvádí, že recyklace kovů může ušetřit 35 až 95 % CO2.

Nejisté projekty

Podle studie rovněž existuje teoretická možnost vybudovat nové „domácí“ doly, které by do roku 2030 dokázaly pokrýt 5 až 55 % evropských potřeb v oblasti primárních kovů. Součástí těchto úvah jsou i takové projekty, jako je například potrubí pro přepravu lithia či vzácných zemin. Realizace mnoha již známých projektů je ale zatím velmi nejistá. Komplikují ji například odpor projekty dotčených regionů a komunit, problémy s povolovacími řízeními nebo fakt, že se opírají o nevyzkoušené technologie.

Evropa by potřebovala i více vlastních rafinérií, aby si mohla vytěžené rudy a druhotné suroviny sama přetvářet na požadované druhy kovů nebo chemikálií. Kvůli evropské energetické krizi jsou však nové investice do rafinace z ekonomického hlediska stále méně efektivní – ostatně prudce rostoucí ceny elektřiny již na evropském kontinentu způsobily dočasné uzavření téměř poloviny stávajících kapacit rafinace hliníku a zinku, přestože jejich produkce v jiných částech světa vzrostla. Na spalování uhlí založená čínská a indonéská produkce kovů tak zřejmě bude i v příštích letech dominovat globálnímu růstu kapacit rafinace kovů a vzácných zemin.

Závěrečným varováním studie je, že recyklace Evropské unii nezajistí – rozhodně ne do roku 2040 – dostatečně silný surovinový zdroj pro výrobu baterií do elektrických vozidel ani pro zařízení obnovitelné energetiky. Většina těchto zařízení totiž právě vstupuje na trh, nebo na něj vstoupila před velmi krátkou dobou, a příštích 10 až 15 let tedy suroviny použité k jejich výrobě rozhodně nebudou k dispozici pro recyklaci. Neznámým faktorem samozřejmě zůstává, jakými cestami se bude ubírat v příštích letech technologický vývoj a zda případné změny v chování spotřebitelů nebudou také mít významnější vliv na poptávku po kovových materiálech.

Debaty o přehodnocení dosavadního energetického směřování začaly v Německu v roce 1973 během první ropné krize. Ale abychom postupovali kontinuálně a navázali tam, kde jsme skončili v minulém článku, musíme se vrátit ještě o dvě desetiletí zpět.

V 50. a 60. letech minulého století byla energetická politika vnímána především z hlediska ekonomické efektivnosti. Po druhé světové válce došlo v Evropě k relativnímu poklesu cen energií, což vedlo k historicky nebývalému nárůstu jejich spotřeby. V letech 1950 až 1973 rostla celosvětová průměrná spotřeba energií ročně o 4,5 %, přičemž rozhodující roli hrála ropa, která se v tomto období stala nejdůležitějším zdrojem energie. Mezi lety 1948 a 1972 vzrostla spotřeba ropy v západní Evropě patnáctkrát.

Až do první ropné krize v roce 1973 se energetická politika průmyslových zemí vyznačovala tzv. energetickým syndromem, který definoval Leon N. Lindberg. Ten vedl k systémovému selhání energetického sektoru. Hlavními rysy energetického syndromu byly:

– potřeba neustále zvyšovat dodávky energie,

– absence komplexní státní energetické politiky a přílišná dominance výrobců energií,

– blokace alternativních řešení ze strany státního aparátu a průmyslových firem.

Cestou měkké energie

Je třeba zmínit i roli mediální sféry, protože v této době vznikly významné interdisciplinární vědecké časopisy, jako byly Human Ecology, Annual Review of Energy nebo Energy Policy, které položily základy pro institucionalizaci nově koncipovaného energetického výzkumu a v tomto duchu vznikaly i různé nové obory na univerzitách.

V USA se v době ropné krize zformovalo hnutí, jehož cílem bylo transformovat státní energetický systém a rozšířit zdroje obnovitelné energie. V roce 1976 americký fyzik Amory Lovins začal razit termín Soft Energy Path a popsal způsob, jak se postupně odklonit od centralizovaného energetického systému založeného na fosilních a jaderných palivech zvýšením energetické účinnosti a zaváděním obnovitelných zdrojů energie.

Lovins však v té době nebyl jediným silným hlasem. Již v roce 1975 předložil dánský fyzik Bent Sørensen ve vědeckém časopise Science plán, jak by mohlo Dánsko úplně přejít na větrnou a solární energetiku. Dánsko totiž bylo ropnou krizí poměrně těžce zasaženo, v roce 1972, těsně před jejím propuknutím, dováželo až 92 % primární energie v podobě ropných produktů. Úvahy o zásadní změně energetické koncepce proto byly nanejvýš naléhavé.

Obrat začíná

Počátky německé energetické transformace mají počátek v ekologických a protijaderných hnutích, která se zformovala v 70. letech minulého století, i pod vlivem Lovinsovy knihy. Její německý překlad se pod názvem Sanfte Energie na knihkupeckých pultech objevil v roce 1979 a setkal se s velkým ohlasem. Tento sílící názorový proud vykrystalizoval do podoby vědecké studie, kterou v roce 1980 vydal německý Öko-Institut. Publikace nesla název Energetický obrat – růst a prosperita bez ropy a uranu (Energiewende – Wachstum und Wohlstand ohne Erdöl und Uran) a byli pod ní podepsáni Florentin Krause, Hartmut Bossel a Karl-Friedrich Müller-Reissmann. Ti v ní absorbovali Lovinsovy teoretické úvahy a aplikovali je na německé poměry. V této knize se také poprvé objevil termín „Energiewende“. V 80. letech 20. století pak tento termín převzaly a začaly propagovat různé společenské proudy a skupiny, například Zelení, levicovější část sociálních demokratů a nemainstreamový tisk.  

Zelení ihned poté, co se dostali do Bundestagu, k čemuž došlo v roce 1983, začali požadovat okamžité ukončení jaderné energetiky. Po havárii černobylské jaderné elektrárny v roce 1986 se k Zeleným připojila i strana SPD, která až do té doby jadernou energetiku podporovala. Proti jádru začaly vystupovat i odbory. Požadavkem těchto uskupení přitom nebyl jen odklon od jaderné energetiky, ale také zahájení zcela nové energetické politiky.

Již v 80. letech došlo ve spolkových zemích ovládaných SPD k řadě pokusů o ukončení provozu jaderných elektráren, ale tehdejší spolková konzervativně-liberální vláda dále pokračovala v jejich podpoře. Na konci 80. let však již SPD a Zelení slavili první významný úspěch, když se jim podařilo prosadit zákonná opatření na financování obnovitelných zdrojů energie. Ještě důležitým momentem ale bylo přijetí zákona o dodávkách elektřiny v roce 1990, který spolkovému sněmu předložili Matthias Engelsberger (CSU) a Wolfgang Daniels (Zelení) a který byl následně velkou většinou (CDU/CSU, SPD, Zelení proti FDP) přijat.

Tento zákon nařizoval dodavatelům elektřiny nakupovat elektrickou energii i od výrobců elektřiny využívajících k její výrobě tzv. procesy regenerativní přeměny, tedy alternativní zdroje. Zákon byl de facto předchůdcem zákona o obnovitelných zdrojích energie, který byl přijat spolkovým sněmem o deset let později.

I na globální úrovni

Počátkem 90. let se ochrana klimatu stala také důležitým cílem globální politiky, i když některé vědecké studie globální oteplování předpovídaly již od 70. let. V roce 1992 se v Rio de Janeiru konala Konference Organizace spojených národů o životním prostředí (UNCED), na níž se 154 států zavázalo v Rámcové úmluvě OSN o změně klimatu zabránit narušování klimatického systému a zpomalit globální oteplování.

Od počátku 90. let také docházelo k exponenciálnímu růstu celosvětového vědeckého výzkumu udržitelných energetických systémů, a to jak v relativním, tak absolutním vyjádření. Zatímco v roce 1992 se počet vědeckých publikací o obnovitelných energiích pohyboval kolem 500 ročně, v roce 2011 bylo na Web of Science zaregistrováno téměř 9 000 nových (anglicky psaných) publikací. Nejvíce zkoumanou oblastí byla solární energetika.

Německá energetická transformace nabrala na dynamice za dvojí rudo-zelené vlády (1998–2005) kabinetu Gerharda  Schrödera. V její koaliční smlouvě byla již od počátku zakotvena řada klíčových cílů energetického přechodu, například zavedení ekologické daně ze spotřeby energie, tzv. program 100 000 střech nebo plán postupného vyřazování jaderných elektráren z provozu. Tyto cíle byly také v roce 2000 implementovány do Zákona o obnovitelných energiích (Erneuerbare Energien Gesetz – EEG), který vstoupil v platnost v roce 2001.

V tomto období podíl využití obnovitelných energií vzrostl z 29 TWh (v roce 1999) na 161 TWh (v roce 2014), zatímco výroba elektřiny v jaderných elektrárnách klesla ze 170 (v roce 2000) na 97 TWh (v roce 2014) a výroba elektřiny z uhlí klesla z 291 na 265 TWh.

Od Fukušimy do současnosti

Současná koncepce Energiewende se pravděpodobně zrodila v roce 2002. V polovině února onoho roku se v Berlíně pod patronátem spolkového ministerstva životního prostředí uskutečnila odborná konference Energetická transformace – vyřazení jaderné energetiky a ochrana klimatu. I díky této konferenci se začal drolit odpor německých konzervativců a liberálů vůči tomuto stále silnějšímu politickému trendu.

Koncepce energetické transformace byla revidována po havárii v japonské jaderné elektrárně Fukušima. V  červnu roku 2011 Bundestag celkem jednomyslně odhlasoval „13. zákon, kterým se mění atomový zákon“, jímž bylo upraveno ukončení využívání jaderné energie. Provozní licence byly okamžitě odebrány osmi blokům německých jaderných elektráren, zbývajících devět bloků mělo postupně ukončovat činnost, přičemž poslední se uzavře v roce 2022.

Toto zákonem stanovené rozhodnutí si v podstatě ihned získalo značnou mezinárodní pozornost a termín Energiewende se tak dostal do širokého povědomí a do jisté míry se stal i synonymem boje se změnou klimatu.

S německým slovem „Energiewende“ se již asi setkal kdekdo. Kdekdo je také má spojeno s posledními roky a německým odklonem od jádra a silným důrazem na tzv. alternativní zdroje energie. Historie Energiewende je však delší. Ta moderní, kdy se tímto slovem označuje poměrně přesně vymezený pojem, se datuje do 70. a 80. let minulého století. Prapočátky však spadají mnohem hlouběji do dějin.

Omezenost fosilních surovin byla známa nebo tušena – pravda, jen nemnoha učencům – již před průmyslovou revolucí. Například ve Velké Británii se již v 16. století objevily obavy, že zásoby uhlí by mohly být v dohledné době vyčerpány. Proto se v anglickém parlamentu opakovaně jednalo o zákazu vývozu uhlí a ve Skotsku byl takovýto zákaz v roce 1563 dokonce i schválen. I přesto ale až do 18. století převládal názor, že zásoby uhlí jsou nevyčerpatelné.

Na konci 18. století se opět rozhořely veřejné debaty o tom, zda jsou zásoby uhlí vyčerpatelné, případně kdy k tomuto vyčerpání dojde a jaký vlastně rozsah těchto zásob je. Tyto diskuse se poměrně rychle přenesly z Velké Británie na evropský kontinent. Ostatně i většina ekonomů počátku 19. století, jako například slavný Adam Smith, hovořila o prosperitě nikoli na základě trvalého ekonomického růstu, ale na bázi dlouhodobé stabilizace podmíněné přírodními okolnostmi.

Zásadním způsobem do těchto debat přispěl anglický ekonom William Stanley Jevons. Zatímco totiž dřívější předpovědi buď pouze extrapolovaly tehdejší roční spotřebu uhlí do budoucnosti bez jakékoli změny, nebo předpokládaly jen lineární růst, Jevons byl první, kdo tvrdil, že spotřeba uhlí poroste exponenciálně. V článku publikovaném v roce 1865 předpověděl, že tempo růstu bude 3,5 % ročně. Z toho usoudil, že po určité době nevyhnutelně dojde k tak enormní spotřebě, že jakkoli velký fosilní zdroj se dříve či později musí vyčerpat.

Až vyčerpáme uhelné zdroje

V Německu své znepokojení nad vyčerpatelností zejména uhelných zásob vyjádřil například fyzik Rudolf Clausius ve své knize z roku 1885 O energetických zásobách přírody a jejich využití ve prospěch lidstva. V ní navrhl přejít na takovou ekonomiku, která by s dědictvím dřívějších epoch, které je ukryto v zemi, zacházela uvážlivě a hospodárně. Píše: „Co nelze nahradit, nemělo by být promarněno.“ Jeho teze o nehospodárném využívání nerostného bohatství začala být záhy poměrně široce sdílena.

Na Clausiuse navázal sociolog a ekonom Werner Sombart, který nabyl přesvědčení, že po konci éry uhlí se lidstvo začne opírat o sluneční energii. Stejného názoru byl i laureát Nobelovy ceny za chemii Wilhelm Ostwald, podle nějž udržitelná ekonomika musí být založena pouze na využívání radiační, tedy sluneční energie.

V zásadě tak byl problém konečnosti fosilních paliv na sklonku 19. století již znám poměrně široce, ale toto poznání ještě nevedlo ke konkrétním úvahám o nezbytných celospolečenských změnách a adekvátních technologických řešeních.

Plodný konec století

Do 19. století spadají i počátky systematického zkoumání klimatu. Skleníkový efekt oxidu uhličitého objevil Angličan John Tyndall již v polovině 19. století. V roce 1896 pak na něj navázal švédský fyzik a chemik Svante Arrhenius, který poprvé poukázal na to, jaký negativní vliv může mít oxid uhličitý vznikající spalováním uhlí na celoplanetární klima. 

Počátky solární energetiky můžeme rovněž hledat v druhé polovině 19. století, kdy vynálezci jako William Grylls Adams, Augustin Mouchot, Alessandro Battaglia nebo John Ericsson stavěli zařízení na přeměnu solární energie pro účely vaření, destilace nebo chlazení. Mouchotovi se v roce 1860 podařilo zkonstruovat i funkční solární pec a později dokonce solární parní stroj. Ten se však nakonec v praxi ukázal jako nepoužitelný.

Zaměříme-li pozornost čistě na fotovoltaiku, pak zlomovým okamžikem byl rok 1883 – pouhý rok poté, co Thomas Edison uvedl do provozu první parní elektrárnu –, kdy Američan Charles Fritts vytvořil první funkční fotovoltaický článek. Jeho účinnost však byla pouze okolo jednoho procenta, a protože se k jeho výrobě používalo zlato, byl také velmi drahý. Fritts články přesto otestoval i v praxi, když je umístil na střechu jednoho domu v New Yorku.

Další milník přišel až v roce 1954, kdy vědci z Bellových laboratoří představili světu první křemíkový článek. Ten měl již účinnost šest procent, ale stále se jednalo o příliš drahou technologii. Cena těchto článků se pohybovala v tisících dolarů za watt jmenovitého výkonu a spotřeba energie na jejich výrobu přesahovala množství elektřiny, které tyto články vyrobily za celou dobu své životnosti. Využití tedy nacházely především v projektech masivně podporovaných státem, jako byly například vesmírné lety.

Historie vodních elektráren se začala psát v anglickém Northumberlandu. Tam v roce 1878 William Armstrong vynalezl a uvedl do praxe první hydroelektrický systém na světě. Jeho praktické využití však bylo poměrně skromné: vodní zdroj byl používán k napájení jedné obloukové lampy v jeho umělecké galerii. Jen tři roky nato začala vyrábět elektřinu i vodní elektrárna Schoelkopf poblíž Niagarských vodopádů. O rok později zasáhl do vývoje i Thomas A. Edison, který uvedl do provozu vodní elektrárnu Vulcan Street Plant v Appletonu. Prvenství si připsala i vodní elektrárna vybudovaná v coloradském Ames v roce 1891, ta se totiž stala prvním komerčním zdrojem elektrické energie pracujícím se střídavým proudem. Ve všech těchto případech se však jednalo o zdroje s velmi malými výkony.

V úplném závěru 19. století přišel další zlomový okamžik, tehdy totiž byla zprovozněna první opravdu velká vodní elektrárna – stalo se tak v roce 1896 u Niagarských vodopádů. Její na svou dobu neslýchaný výkon 50 000 koňských sil se přenášel vysokonapěťovým systémem firmy Westinghouse do 40 km vzdáleného města Buffalo.

Výstavba soustavy elektráren na březích Niagary byla milníkem i tím, že se při ní definitivně rozhodla tzv. válka proudů, a to ve prospěch proudu střídavého.

Později se začaly přidávat další země, mnoho vodních elektráren bylo postaveno například v Norsku, kde jsou v současné době téměř výhradním zdrojem tamní elektrické energie, ale také ve Švýcarsku, Rakousku nebo Kanadě.

Poručíme větru…

V oněch letech se podařilo přimět k výrobě elektřiny i větrnou energii. První větrné elektrárny v podstatě navázaly na tradici tehdy ještě značně rozšířených větrných a vodních mlýnů, které v éře industrializace byly nejdůležitějším, protože nejdostupnějším zdrojem energie. V Německu ke zlomu této tradice dochází až v 80. letech 19. století, přičemž v některých jeho odlehlejších regionech si tyto zdroje energie udržely dominantní roli až do 50. let 20. století.

Úplně první větrné elektrárny navrhli nezávisle a krátce po sobě dva vynálezci. V Americe to byl v letech 1887–88 Charles F. Brush, v Evropě pak o tři roky později dánský učitel a velmi všestranný vynálezce Poul la Cour. Novinka se v Dánsku rychle ujala a již na konci první světové války zajišťovaly větrné turbíny přibližně tři procenta veškeré dánské spotřeby elektřiny.

Poul la Cour dokonce značně předběhl dobu, když vyřešil i akumulaci elektrické energie vyrobené větrnou elektrárnou. V elektrolyzéru vlastní konstrukce totiž vyráběl vodík, který používal ke svícení ve škole, kde učil.

V období mezi dvěma světovými válkami se podařilo, zvláště díky kontinuálnímu vývoji této technologie v Dánsku, položit solidní základy pro další rozvoj větrné energetiky, další pokusy se získáváním elektrické energie z větru byly činěny především v USA a Německu. První větrnou elektrárnou, která překročila výkon 1 MW, bylo zařízení postavené roku 1941 v americkém Vermontu. Konstruktéři Smith a Putnam pro tuto elektrárnu sestrojili unikátní rotor o průměru přes 50 metrů a se dvěma listy, které se při silnějším větru začaly automaticky sklápět, čímž se zmenšovala plocha a snižoval se tlak větru na rotor. Toto zařízení však od počátku sužovaly vážné technické problémy, takže vydrželo v provozu pouhé čtyři roky.

Velké plány s větrnou energetikou mělo nacistické Německo, ale zůstalo jen u nich. Větrné turbíny měly energií zásobovat takzvané vojenské zemědělce. Podílet se na tom měla společnost Ventimotor, jejímž hlavním konstruktérem byl Ulrich W. Hütter, který později významně přispěl k rozvoji technologie větrných turbín do dnešní podoby. Tehdy se však podařilo uvést do provozu pouze šest prototypů, na sériovou výrobu nedošlo.

O tom, jak další rozvoj alternativních zdrojů energie vykrystalizoval ve druhé polovině 20. století až do konceptu Energiewende, si povíme příště.

Výrobce čerpacích stojanů Adast plánuje, že v příštích letech zaměří svoji pozornost na vodík. Tuto alternativu k fosilním palivům dokáže díky CNG technologiím pro plnění do vozidel používat již nyní. Na svých čerpacích stanicích chce mít plnicí zařízení na vodík umístěná do roku 2027. Nejplynulejší přechod k vodíku přitom očekává u nákladní dopravy. Svůj výzkum a vývoj chce Adast v příštích letech soustředit také na zařízení umožňující využití vodíku v průmyslu nebo v domácnostech a rekreačních objektech v odlehlých oblastech.

„Vodíkové řešení pro klasickou dopravu máme připravené prakticky již nyní. Vychází z naší nové CNG stanice, která je koncipovaná tak, že v ní lze v určitém procentu pouštět i vodík. Zařízení stačí pouze osadit odlučovačem, který vodík z plynu vytáhne a umožní jeho uskladnění ve stanici. V momentu, kdy se tato alternativa začne v dopravě výrazněji prosazovat, můžeme kromě dosavadního plynu prakticky okamžitě začít využívat i vodík. Technicky se nejedná o nic složitého,“ řekl jednatel společnosti Adast Daniel Struž s tím, že společnost chce mít své technologie určené pro vodík k dispozici na čerpacích stanicích do roku 2027.

Podle celostátní strategie

Adast se svým přístupem snaží vycházet z Vodíkové strategie České republiky, kterou letos v červenci schválila vláda. Dotovaná vodíková vozidla by se podle ní měla v tuzemsku začít objevovat ve větší míře od roku 2024, vodíkový provoz na komerčním principu pak zhruba o devět let později. Aktuální infrastruktura čerpacích stanic s vodíkem přitom v Česku zatím neexistuje, ačkoliv se zde již první vozidla poháněná vodíkem objevují. Plnicí stanice lze najít nejblíže ve Vídni a Drážďanech, vůbec první veřejná plnička vodíku by pak měla vzniknout do konce roku v Dolní oblasti Vítkovic v Ostravě.

Vodíková strategie ČR počítá do budoucna s pomalu klesající cenou vodíku. Zatímco v nejbližších letech by se měl jeden kilogram vodíku pohybovat kolem 4 eur, po roce 2040 by měla jeho cena klesnout až k jednomu euru. Konkurenceschopné ceny s naftou by přitom mělo být dosaženo okolo roku 2027.

„U jednotlivých typů dopravy očekáváme nejplynulejší přechod k vodíku u té nákladní. Již dnes se zde ve větší míře používá CNG, které otevírá cestu k alternativám fosilních paliv,“ doplnil Daniel Struž s tím, že současný raketový růst cen energií včetně elektřiny by mohl nástup vodíku jako plně konkurenceschopného média ještě uspíšit.

Komplexní budoucnost

Adast přitom vnímá vodík nejen jako alternativu pro dopravu. „Vidíme v něm poměrně komplexní budoucnost, ke které nám chybí vývoj pouze některých komponentů. Ve finále tak může sloužit jak pro průmysl, tak domácnosti,“ říká Daniel Struž. Jako vhodný zdroj energie ho mohou využívat například odlehlá horská střediska, u nichž je připojení ke klasickým zdrojům buď komplikované, nebo příliš nákladné. Spousta těchto lokalit navíc leží v místech s podprůměrnou dobou slunečního svitu, tudíž zde není možné využít fotovoltaické panely.

„Odlehlá místa v nížinách se zase nemohou spolehnout ani na silnější vítr, a tak pro ně nepřipadá v úvahu ani větrná alternativa,“ popisuje jednatel společnosti Adast. Podle něj je tak řešením pro tyto lokality zásobník vodíku spolu s článkem přeměňující energii na elektřinu. Vodík by sem přitom v pravidelných intervalech vozil plnič. Adast se i proto chce v následujících pěti letech zaměřit na vývoj komplexního vodíkového řešení, aby domácnosti či řadoví uživatelé měli veškeré komponenty k dispozici od jednoho dodavatele.

Společnost Adast zároveň považuje za nutné vnímat vodík pouze jako jedno z možných řešení. Do kontrastu to dává s elektromobilitou, která byla donedávna obecně chápana jako jediná cesta do budoucna. „Řada aktérů už ale od tohoto pohledu upouští. Monotematická řešení jsou špatnou strategií, neboť jsou velmi náchylná na systémové výpadky,“ uzavírá Daniel Struž.

Letecká a lodní doprava v současnosti přispívají k celkovým antropogenním emisím CO2 přibližně osmi procenty a aktuální opětovný růst cestovního ruchu, výroby a obchodu tento příspěvek pravděpodobně ještě zvýší. Vedle elektrických pohonů se jako prostředek schopný tento růst zbrzdit poměrně slibně jeví pohonné hmoty typu drop-in (syntetická alternativa kapalných uhlovodíkových paliv z ropy, jako je letecký petrolej, benzín nebo nafta) vyráběné z vody a CO2 za pomoci sluneční energie.

Švýcarským vědcům z vysoké školy ETH Zürich se nyní podařilo vytvořit celý termochemický výrobní řetězec, od zachytávání vody a CO2 z okolního vzduchu až po finální syntézu drop-in pohonných hmot (např. metanol nebo letecký petrolej). Použili k tomu modulární solární systém o výkonu 5 kW, který po dva roky provozovali na střeše strojní laboratoře v centru Curychu ve zcela reálných podmínkách, tedy při velmi proměnlivém slunečním svitu. Nyní výsledky své práce představili v prestižním vědeckém časopise Nature.

K přednostem tohoto termochemického procesu, který využívá jako zdroj procesního tepla koncentrované sluneční záření, patří rychlost a účinnost výroby, jejímž finálním produktem jsou uhlíkově neutrální paliva. Paliva typu drop-in jsou plně navíc plně kompatibilní se stávající infrastrukturou pro skladování a distribuci pohonných hmot.

Účinnost zatím slabinou

Malá solární rafinerie, kterou vybudovali švýcarští odborníci, se skládá ze tří termochemických konverzních jednotek integrovaných v sérii. První v řadě je jednotka pro přímé zachycování vzduchu, která nasává CO2 a vodu přímo z okolního vzduchu. Druhá je solární redoxní jednotka, která tyto látky přeměňuje na specifickou směs CO a H2, takzvaný syngas. Třetí je jednotka přeměňující syntézní plyn na kapalné uhlovodíky.

Slabou stránkou stávajícího zařízení je, že jeho energetická účinnost je stále příliš nízká. Nejvyšší míra účinnosti, které se dosud solárnímu reaktoru podařilo dosáhnout, je totiž pouhých 5,6 procenta. Ačkoli je tato hodnota světovým rekordem v kategorii solárního termochemického štěpení, rozhodně není dostačující. Výzkumníci proto slibují podstatnou optimalizaci celého procesu. Naopak důležitým úspěchem jejich práce je, že při štěpení na vodu a CO2 nevznikají žádné nežádoucí vedlejší produkty termochemických reakcí.

Jak tedy systém dále zlepšit, aby se zvýšila jeho účinnost? Zásadní je podle Švýcarů rekuperace tepla mezi redoxními kroky termochemického cyklu, protože tím se může zvýšit účinnost solárního reaktoru na více než 20 procent. Dále je zde prostor pro optimalizaci struktury redoxního materiálu, například pomocí 3D tisku vyrobených hierarchicky uspořádaných struktur pro zlepšení přenosu tepla a hmoty. Výzkumníci nyní vynakládají velké úsilí oběma těmito směry.

Nasazení této technologie v průmyslovém měřítku se v tuto chvíli již zdá být vcelku reálné. Tzv. heliostat je totiž možné podle potřeby snadno zvětšit. Současná solární minirafinerie používá solární reaktor o výkonu 5 kW, ale testován již byl i reaktor desetkrát větší. Pro modul o výkonu 1 MW by však bylo třeba sestrojit reaktor zhruba dvacetkrát větší, než je ten stávající. U solární věže, která bude použitelná pro komerční účely, se počítá s více moduly solárních reaktorů, přičemž se předpokládá i využití infrastruktury již existujících komerčních solárních elektráren.

Malý kousek pouště

Solární reaktor potřebuje mnoho přímého slunečního světla a minimum bezeslunných dnů. Má proto smysl je stavět především v lokalitách, jako je jižní Španělsko a severní Afrika, země Arabského poloostrova, Austrálie, jihozápad USA nebo pouště Číny a Chile. Obecněji řečeno: v regionech, kde je množství ročního přímého slunečního záření vyšší než 2 000 kWh/m2. Výrobní řetězec sice potřebuje hned na počátku kondenzovat vodu z okolního vzduchu, ale i pouštní vzduch je dostatečně vlhký, aby jí dodal potřebné množství. Pouštní země je navíc relativně levná, protože mnoho jiných využití nemá. Konkurenční střet s potravinovou produkcí zde tedy určitě nehrozí.

Podle Švýcarů by tak šlo budoucí celosvětovou poptávku po leteckých pohonných hmotách uspokojit využitím méně než jednoho procenta vyprahlé půdy na Zemi. „Abychom to uvedli do kontextu, v roce 2019 byla celosvětová spotřeba leteckého petroleje 414 miliard litrů; celková zastavěná plocha všemi solárními elektrárnami potřebnými k plnému uspokojení celosvětové poptávky po leteckém petroleji by byla asi 45 000 km2, což odpovídá 0,5 procenta rozlohy saharské pouště,“ uzavírá Aldo Steinfeld .

V boji s klimatickou změnou byl loňský rok pro Evropskou unii v jistém ohledu přelomový, poprvé se totiž členským zemím v celkovém součtu podařilo vyrobit více elektřiny z obnovitelných zdrojů než z fosilních paliv. Cesta k plánované uhlíkové neutralitě, stanovené na rok 2050, je však ještě dlouhá a státy sedmadvacítky se na ni vydávají z různých startovacích pozic. V některých jsou již dnes obnovitelné zdroje podstatnou součástí energetického mixu, jinde je jejich rozvoj teprve v začátcích.

Podíl elektřiny vyrobené z obnovitelných zdrojů energie v Evropské unii od roku 2010 výrazně stoupá. V loňském roce z nich pocházelo cekem 38 % vyprodukované energie. „Státy EU, které v největší míře využívají obnovitelné zdroje k výrobě elektřiny, včetně hydroenergie, jsou Německo (251 TWh), Itálie (117 TWh) a Španělko (108 TWh). Pokud bychom brali v potaz všechny evropské státy, dostaly by se na čelné příčky i země jako Norsko (150 TWh), Velká Británie (135 TWh) a Turecko (128 TWh),“ popisuje František Janíček ze Slovenské technické univerzity v Bratislavě.

Množství vyrobené elektřiny je však značně podmíněno velikostí a lidnatostí země, a proto je důležité sledovat, ve kterých zemích dosahují obnovitelné zdroje největšího podílu na konečné spotřebě elektrické energie. „V takovém případě se do popředí v rámci Evropy dostávají země jako Norsko či Island. U obou se jedná o téměř stoprocentní podíl,“ doplňuje František Janíček. V rámci EU se v tomto ohledu nejlépe daří Švédsku, Finsku, Dánsku, Estonsku, Lotyšsku, Rakousku a Portugalsku. Na opačném pólu se nacházejí státy Beneluxu a Malta. Jen s malým odstupem před nimi figuruje Česká republika a Slovensko.

Celkově se podle výzkumné zprávy institutů Ember a Agora Energiewende v minulém roce podařilo navýšit podíl vyrobené energie z obnovitelných zdrojů v Evropské unii o více než tři procentní body. Prakticky výhradně se na tomto nárůstu podílely investice do solární a větrné energie. Ve využívání těchto dvou zdrojů je unijním lídrem Dánsko, které z nich pokryje až 61 % své roční energetické spotřeby. Drtivá většina jeho elektřiny pochází z větrných elektráren, jež jsou pro tuto zemi příznačné. Nejstarší tam stála již v roce 1891 a byla vůbec první svého druhu v Evropě. Značnou část své spotřeby nasycuje pomocí větru a slunce i Irsko (35 %), Německo (33 %) či Španělsko (29 %).

Na špici je Norsko

Celosvětovým lídrem ve využívání obnovitelných zdrojů je však Norsko. Nová studie energetického portálu Utility Bidder zveřejnila žebříček 20 nejúspěšnějších zemí v oblasti využívání čisté energie, zmiňuje ale také ty, v nichž stále dominují fosilní paliva. Měřenými fosilními palivy byly uhlí, ropa a zemní plyn, za obnovitelné zdroje se počítaly biopaliva a spalování odpadu, vítr, slunce a voda. Všechny údaje uvedené ve studii pocházejí od Mezinárodní energetické agentury (IEA).

V Norsku podle těchto údajů pochází z obnovitelných zdrojů 67,5 % celkové domácí produkce energie. K této dominanci přispívají nejvíce vodní elektrárny (45 % celkové energetické produkce), jejichž produkce pokrývá přes 99 % norské spotřeby elektřiny. Voda může hrát tuto zásadní roli díky mnoha vysokých horám a strmým údolím, jimiž se valí dravé řeky, ale v poslední době také díky většímu množství srážek, jejichž nárůst je podle všeho důsledkem klimatických změn.

Norské vodní elektrárny poskytují celkový výkon 31 GW a v průměru ročně dodají do sítě 133 TWh elektrické energie. Velký potenciál má v Norsku také větrná energie, zvláště ta situovaná na moři – offshore, a také přílivové elektrárny nebo výroba bioenergie ze dřeva. Norsko coby severská země má omezené možnosti ve využívání solární energie, ale i přesto je jedním z největších světových výrobců křemíku pro solární panely i celých solárních panelů.

K dalším lídrům v oblasti využívání obnovitelných zdrojů energie jsou Brazílie a Nový Zéland. Brazílie je celosvětovým lídrem ve využívání biopaliv a odpadní energie. Tyto zdroje tvoří 32 procent celkové brazilské energetické spotřeby. Brazílie je druhým největším výrobcem etanolu, který slouží jako biopalivo. Tzv. bioethanol lze používat například jako pohonnou hmotu ve spalovacích motorech (má označení E85), je však třeba nejdříve provést na vozidle určité technické úpravy, takže jsou zde jistá pro a proti. Toto palivo se také přimíchává v množství 5 až 10 procent do konvenčních minerálních paliv. Zvyšuje se tak oktanové číslo paliva a snižuje se množství emisí CO2.

Na Novém Zélandu, na žebříčku třetím, představují obnovitelné zdroje energie 42 procent veškerých tamních dodávek energie. Země je světovým lídrem ve výrobě větrné a solární energie, která tvoří 25 procent veškeré její produkce. Těží totiž ze silných a stálých západních větrů a celoročně má také dostatek slunečního svitu. V zemi se tak v poslední době dynamicky rozvíjí například trh se solárními systémy pro ohřev vody.

Konec žebříčku pro Singapur

Nyní se podívejme na opačný konec žebříčku. Tam se shodně s 98procentním podílem fosilních paliv na produkci veškeré energie nachází Singapur. Hlavní roli mezi singapurskými fosilními palivy hraje ropa, jejíž podíl činí 73 procent. Singapur je totiž významnou námořní křižovatkou a druhým domovem velkých ropných společností, jako je například Exxon Mobil. Díky tomu má výhodné podmínky pro nákup a distribuci ropy, což se projevuje její naprostou dominancí v tamním energetickém mixu, pokud lze o mixu vůbec hovořit.

Singapur je těsně následován Austrálií (93procentní závislost na fosilních palivech) a Jižní Afrikou (91procentní závislost). Čtvrté a páté nejhorší místo zaujímají Lucembursko a Nizozemsko, jejichž závislost je shodně 90procentní. Nizozemsko má přitom největší zásoby zemního plynu ze všech zemí ve výše zmíněném žebříčku. O tom svědčí i podíl plynu na celkovém energetickém mixu země, který je 45procentní. Zajímavostí je, že celá polovina nizozemských zásob plynu se nalézá v okolí města Groningen. Jde tak o největší naleziště plynu v Evropě. Nizozemská vláda se však již zavázala, že v roce 2022 tam pravidelnou těžbu zastaví.

Britsko-nizozemská ropná společnost Royal Dutch Shell a výrobce zeleného vodíku Hydro Havrand, který je dceřinou společností norské firmy Norsk Hydro (nebo také jen Hydro) – firmy s více než stoletou tradicí, zaměřené na energetiku opírající se o obnovitelné zdroje, ale třeba i na zpracování hliníku – spolu podepsaly memorandum o porozumění. V první fázi jeho naplňování se obě společnosti budou soustředit zejména na identifikaci potenciálu a příležitostí pro výrobu a dodávky obnovitelného vodíku. Obě firmy plánují, že společnou výrobou vodíku za pomoci obnovitelné elektřiny zintenzivní dekarbonizační proces ve svých vlastních výrobních provozech, chtějí však tuto surovinu nabízet i jiným firmám působícím v oblasti těžkého průmyslu a dopravy.

Takzvaný zelený vodík je plyn s nulovou uhlíkovou stopou, tedy vyrobený elektrolýzou, při níž se k rozdělení vody na vodík a kyslík používá obnovitelný zdroj energie. Téma zeleného vodíku coby způsobu dekarbonizace stále silněji rezonuje zejména v průmyslových a dopravních odvětvích, která se i nadále ve velké míře opírají o fosilní paliva.

Najít nejlepší lokality

Shell a Hydro se v první fázi spolupráce pokusí zjistit, které evropské lokality jsou nejvhodnější k výrobě obnovitelného vodíku pro potřeby samotné společností Shell, v následné fázi pak hodlají zahájit aktivity i v dalších vhodných lokalitách. „Hledáme v místech, kde obě naše firmy působí, abychom mohli využívat vodík v našich stávajících výrobních zařízeních,“ uvedl ředitel společnosti Hydro Havrand Per Christian Eriksen.

Výroba vodíku by tak podle Eriksena mohla být v první řadě umístěna tam, kde mají Shell i Hydro relativně vysokou spotřebu plynu, ale také v místech, kde existuje potenciál dodávat zelený vodík třetí straně, například rafinériím nebo i jiným společnostem z oblasti zpracovatelského či jiného těžkého průmyslu, které již používají tzv. šedý vodík, tedy vodík vyrobený z neobnovitelných zdrojů energie.

Největší elektrolyzér

Společnost Shell je v poslední době v oblasti vodíkové energetiky velmi aktivní, například letos v létě, po dvou letech výstavby, uvedla v německém Wesselingu u své rafinérie do provozu největší elektrolyzér svého druhu v Evropě. Očekává se, že ročně vyrobí přibližně 1300 tun zeleného vodíku. Zařízení s názvem Refhyne disponuje výkonem 10 MW a mělo by vedle nemalého přispění k dekarbonizaci zajistit i stabilizaci celé tamní elektrizační soustavy.

Do roku 2024 plánuje Shell doplnit tento elektrolyzér zařízením ještě zhruba desetkrát výkonnějším. Pokud se tak stane, půjde o největší elektrolyzér na světě.

Na globální trh

„Hydro Havrand a Shell nyní mohou společně pracovat na úkolu, jímž je vytvoření integrovaných vodíkových hodnotových řetězců a v posledku i silného globálního trhu s vodíkem,“ uvedla Elisabeth Brinton, výkonná viceprezidentka společnosti Shell pro oblast obnovitelných zdrojů a energetických řešení.

Podle Arvida Mosse ze společnosti Hydro se obě firmy hodlají v nadcházejících devíti měsících věnovat intenzivnímu zkoumání možností spolupráce. „Pro dekarbonizaci celé společnosti je totiž důležité, aby na rychlejším hledání řešení spolupracovali i velcí průmysloví hráči, protože to, co nyní potřebujeme, je široký záběr,“ zdůraznil Arvid Moss.

Pražský magistrát hodlá začít instalovat na bytové domy města fotovoltaické panely. V rámci pilotního projektu nejprve otestuje koncept tzv. komunitní energetiky na dvou bytových domech na Černém Mostě. Výkon každé z obou fotovoltaických elektráren by měl být zhruba 10 kW. Celý projekt je součástí klimatického plánu hlavního města zaměřeného na snižování uhlíkové stopy. Ten mimo jiné obsahuje závazek do roku 2030 pokrývat polovinu svých energetických potřeb z obnovitelných zdrojů energie.

„Jde o pilotní projekt naší pražské sluneční elektrárny. Elektřina takto vyrobená bude rovnou poskytnuta obyvatelům těchto domů, to znamená, že koncoví spotřebitelé ušetří na distribučních poplatcích, které se normálně platí energetickým společnostem,“ upozornil náměstek primátora a radní pro oblast životního prostředí Petr Hlubuček na významný benefit, který spotřebitelům fotovoltaika přinese.

Významnou roli v tomto pilotním projektu bude hrát nová příspěvková organizace Pražské společenství obnovitelné energie (PSOE), která kromě odborného dozoru nad realizací projektu bude zodpovědná i za následný provoz. PSOE bude disponovat licencí na výrobu a prodej elektrické energie a pro dané bytové domy tak bude fungovat jako dodavatel. „Byl bych rád, kdyby začala fungovat už od 1. října,“ uvedl k zahájení činnosti PSOE Petr Hlubuček. Zkušební provoz fotovoltaických elektráren by měl začít do konce letošního roku a její instalace by měla vyjít na 1,9 až 3,5 milionu korun.

Společenství bude otevřeno malým a středním podnikům i samotným obyvatelům domů. Město chce například umožnit Pražanům kupovat si menší podíly v elektrárnách instalovaných na městských budovách. Na výrobě energie se tak budou moci podílet i ti, kteří nemohou instalovat fotovoltaiky na svých vlastních střechách.

Na celém záměru se podílí rovněž společnost PREdistribuce, která obyvatelům domů, kteří budou mít zájem, namontuje inteligentní elektroměry. Obyvatelé zároveň uzavřou s dosavadním dodavatelem novou smlouvu o dodávce zbývající elektřiny, kterou už nepokryje místní výrobna. Pokud se celý projekt osvědčí, plánuje Praha další instalace komunitních fotovoltaických elektráren, a to nejen na majetku města, ale i v soukromě vlastněných objektech.

„Projekt na Černém Mostě je jednou z prvních vlaštovek, které realizujeme v rámci přeměny energetiky na městských objektech. V tomto případě jde o specifikum, že se nejedná o samostatnou budovu s jedním provozovatelem, který využívá zde vyrobený proud, jako jsou například školy. V tomto případě jde o bytový dům, kde budoucími odběrateli budou přímo jednotliví nájemci. Tím, že zde vyrobená energie bude mít přímo lokálního odběratele, dojde k úspoře v rámci nutnosti dostat vyrobenou elektřinu do centrální soustavy. Tímto směrem bychom chtěli jít i na velké části dalších městských objektů. Dostáváme Pražanům cenou konkurenceschopný a ekologicky čistý proud elektrické energie s velmi zajímavou provozní cenou,“ upřesnil radní hlavního města Prahy Jan Chabr.

Zapojme i veřejné budovy

Podle Aliance pro energetickou soběstačnost mohou střechy rodinných a bytových domů v Praze a okolí poskytnout dostatek fotovoltaického výkonu nejméně pro 120 000 domácností. Inspirací přitom mohou být přístupy některých měst v zahraničí. Například ve Vídni hodlají masivně rozšiřovat solární panely na celkem 120 000 m2. Podobnou cestou se u nás vydává i Brno, které plánuje instalovat solární panely na 120 městských budov a zajistit svým občanům levnou a obnovitelnou energii. „Provoz virtuální elektrárny bude mít na starosti městský podnik. Chystáme se do ní zapojit 120 000 m2 střech na 120 městských budovách, které pokryjeme solárními panely. K dispozici bude i společné úložiště energie. Brňané s vlastní fotovoltaikou, kteří se k virtuální elektrárně připojí, mohou ze systému dodávat a odebírat elektřinu, jak se jim to bude hodit,” shrnuje výhody budoucího městského systému náměstek primátorky města Brna Petr Hladík.

„Solární elektrárny jsou v současnosti nejdostupnějším zdrojem čisté energie. Na vhodné střechy obytných domů v hlavním městě a v okresech Praha-západ a Praha-východ lze instalovat 472 až 675 MW výkonu, který by dokázal zásobovat elektřinou 120 000 až 170 000 domácností s průměrnou spotřebou. Bilančně to pak vychází, že každá čtvrtá až pátá pražská domácnost může během roku spotřebovávat jen solární energii. Toto číslo by přitom mohlo být ještě vyšší, pokud by budovy využily také fasády nebo v oblastech dotčených památkovou ochranou solární střešní tašky,“ uvedl Jiří Beranovský ze společnosti EkoWATT, která analýzu pro Alianci pro energetickou soběstačnost vypracovala.

Jen rodinné a bytové domy mohou vyprodukovat přes 482 gigawatthodin elektrické energie – přitom se počítalo s omezeními, jako je orientace střechy, zastínění nebo neochota vlastníků bytových jednotek ke společné investici. Ohledně otatních typů budov, jako jsou kancelářské, průmyslové a veřejné budovy (např. budovy státních orgánů nebo škol) je třeba vzít v úvahu, že mnohé z nich čekají zásahy spojené s adaptací na změnu klimatu, ať už v podobě zateplení, výměny oken nebo zelených střech. To zvyšuje ještě potenciál pro energetickou soběstačnost.

„Instalování střešních solárů na obytných budovách má smysl a nás ve vedení města těší, že podobné analýzy vznikají. Smysluplný přechod k udržitelné výrobě energie se ale neobejde bez zapojení veřejných budov, kterých máme v hlavním městě nejvíc v republice. Tedy budov města a státních institucí, všech druhů škol, nemocnic, galerií atd. Příkladem může být ZŠ Kunratice, která získala svou vlastní elektrárnu na nevyužité střeše už v roce 2010 a od té doby vyrobí zhruba 55 000 kilowatthodin čisté elektřiny ročně,“ vysvětluje Vít Šimral, radní hlavního města Prahy pro oblast školství.

Komunální energetika v praxi

Koncept komunitní energetiky není nijak nový, má již svoji historii, jejíž kořeny sahají do Skandinávie a zemí západní Evropy. Pro příklady dobré praxe není potřeba chodit daleko, stačí překročit hranice a nahlédnout do Německa či Rakouska, případně o kousek dále, například do Belgie. Německo v roce 2018 poprvé vyprodukovalo více elektřiny z alternativních zdrojů energie než z uhlí. Zhruba polovina těchto zdrojů je přitom ve vlastnictví družstev, kterých je v zemi přes tisíc, nebo jednotlivých občanů. U nás z obnovitelných zdrojů pochází zhruba 14 % celkové energie, přičemž jen necelým 1 % se na tom podílí komunitní energetika.

Asi nejznámějším příkladem komunitní energetiky v ČR – i když nikoli fotovoltaické – je obec Kněžice ve Středočeském kraji. Tato obec je označována jako energeticky soběstačná a získala za to nejedno prestižní ocenění. Stěžejním bodem místní energetiky je bioplynová stanice a dva kotle na biomasu. Bioplynová stanice využívá bioodpad k výrobě tepla a elektřiny. Ročně takto vyrobí okolo 2600 MWh elektřiny, čímž pokryje spotřebu zhruba 90 % obce. V bioplynové stanici se míchají splašky z tamních septiků s kompostem, kejdou a dalšími tekutými zbytky ze zemědělství a potravinářského průmyslu.

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.

I v Česku se začíná sahat po nástroji, který v posledních letech významně změnil trh s elektřinou z obnovitelných zdrojů v západním světě. Automobilka Škoda Auto začala nakupovat elektřinu od provozovatele „zeleného zdroje“ v rámci speciální smlouvy, ve které odběratel zavazuje, za kolik a na jak dlouho bude z dané výrobny nakupovat.

Smlouvy typu PPA (Power Purchase Agreements) nejsou v zahraničí žádnou výjimkou. Uzavírají se jak kvůli ochraně před růstem cen elektřiny, tak samozřejmě i jako součást vztahu s veřejností. Například v USA se žádná z velkých technologických firem bez těchto kontraktů neobejde – a velká část z nich se buď zavázala, či dokonce už dokončila přechod k nákupu elektřiny z obnovitelných zdrojů.

Samozřejmě, dodávky jsou stále přímo ze sítě, takže k udržení stability dodávek a výroby se využívá síťových služeb poskytovaných jinými subjekty. Přesto je to rozšířený způsob, jak zajistit výnosy z obnovitelných zdrojů, a tak de facto zlevnit jejich zavádění. Předvídatelnost ohledně cen a odběru je klíčová pro banky, které z velké části obnovitelné zdroje pomáhají financovat. 

Za miliardu

V Česku se ovšem téměř nevyužívá. A není asi vůbec náhodou, že první skutečně velkou smlouvu tohoto typu na českém trhu uzavřela mladoboleslavská Škoda, která je jak vlastněná subjektem ze západnější země EU, tak musí být opatrná na svůj vztah s veřejnosti právě na západoevropských trzích. Cena celého kontraktu by se během dvaceti let jeho trvání měla přehoupnout přes miliardu korun. Škodovka by elektřinu měla začít odebírat v roce 2023.

Smlouvu uzavřela dceřiná společnost automobilky, Ško-Energo, která se zabývá energetickými dodávkami pro veškeré škodovácké závody. Partnerem je jí energetická skupina Ambient Energy, která k tomu využije čtyři nové větrné elektrárny na Opavsku, jejichž souhrnný výkon má dosahovat devíti megawattů.

Park, který má dodávat elektřinu už příští rok, by měl energetický developer, společnost Micronix, postavit za 400 až 500 milionů korun. Ta se v posledních letech stala nejaktivnějším investorem do větrných parků v Česku; primárně přitom odkupovala nerealizované projekty od původních developerů (v Česku je stavba větrných elektráren administrativně velmi náročná, byť technicky komplikovaná není, a tak řada potenciálních investorů postupně ztratila trpělivost).

Elektřiny bude pocházet z větrného parku Moravice – Melč na Opavsku, ve kterém jsou zatím pouze dvě větrné elektrárny. Čtyři další, které budou dodávak pro Mladou Boleslav, by měly být postaveny v příštím roce, pokud se splní očekávání developera. Jak připomněl Ekonomicky Týdeník, jedná se jeden z pěti větrných parků, který v roce 2021 schválilo ministerstvo průmyslu a obchodu.

Větrná elektrárna na Rovinech u Pcher, okres Kladno (foto Miaow Miaow)
Větrná elektrárna na Rovinech u Pcher, okres Kladno (foto Miaow Miaow)

Škoda díky smlouvě získá fixaci cen elektřiny na přístích 20 let. Ve výsledku samozřejmě na smlouvě nemusí ušetřit, pokud ceny budou v budoucnosti opravdu nízké, ale předvídatelnost a jistota mají svou cenu. Zároveň se tím hlásá k politice šetrného přístupu k životnímu prostředí, což jí vylepší pozici na finančním trhu, kde tuto politiku začínají sledovat banky i pojišťovny. Díky tomu mohou mít zeleně uvažující firmy v konečném důsledku i levnější úvěrování či pojištění.

„Věříme, že dostojíme závazku stát se ve výrobě elektrické energie a tepla uhlíkově neutrálními podle našich plánů. Cílíme na obnovitelné zdroje energie a usilujeme o jejich diverzifikaci,“ řekl novinářům k novému kontraktu Tomáš Kubín, jednatel Ško-Energo.

Pro největší českou automobilku je kontrakt pokračováním již nastoupené cesty. Chce investovat do fotovoltaických panelů na střechách budov ve svém areálu, a to v řádech stovek milionů korun. Firma také hodlá do konce roku 2025 přejít od spalování uhlí k biomase, především proto, aby se vyhnula nárůstu plateb za emisní povolenky.

Společnost Ambient Energy, která se specializuje na výkup a dodávky elektřiny z obnovitelných zdrojů, věří, že podobných projektů bude přibývat. Další PPA kontrakty už má rozjednané, výhledově by jich v Česku chtěla uzavřít desítky.

„PPA obchody jsou jednou z cest k decentralizaci energetiky a rozvoji obnovitelných zdrojů. Fungují skvěle například ve Spojených státech a mohly by být úspěšné i v České republice,“ uvedl šéf Ambient Energy Ladislav Seidler.

První podobný kontrakt byl v Česku uzavřen už loni, připomněl časopis E15. Má ho „na svědomí“ Martin Pacovský, tedy bývalý šéf divize obnovitelných zdrojů společnosti ČEZ. Pro svůj Jarošovský pivovar si nasmlouval také dvacetiletý kontrakt na odběr „čisté“ elektřiny od energetické společnosti Atlantis Management. Smlouva je svým objemem ovšem o poznání menší. „Ekonomicky to s PPA vychází úplně bez dotací. Myslím, že to má velký potenciál,“ řekl pro týdeník Hrot loni v listopadu Pacovský.

V EU běžné

Firemní trh s dlouhodobými smlouvami na odběr zelené energie rostl v Evropě za posledních sedm let na 11 tisíc megawattů instalovaného výkonu. Jen v roce 2020 byly uzavřeny smlouvy na zhruba tři tisíce megawattů nových PPA projektů.

Ze známých firem tyto smlouvy využívá například Heineken, Danone, Bosch, Volkswagen nebo Deutche Bahn. Rozšířené jsou především samozřejmě v oblastech, kde je dostatek levných obnovitelných zdrojů. Jedním takovým trhem je jižní Evropa, například Španělsko, kde fotovoltaika představuje v tuto chvíli jednoznačně nejlevnější typ nových zdrojů elektřiny. Smlouvy se ovšem neomezují jen na jižní země, v severnější části Evropy se ovšem výrazně častěji týkají elektřiny z větru.

Globálně objem soukromě uzavřených dlouhodobých dohod loni meziročně vzrostl o 18 procent na 23,7 gigawattu, a to navzdory pandemii koronaviru. Mezi zeměmi podle agentury Bloomberg dominovaly Spojené státy americké, mezi společnostmi pak Amazon.

Load More