Žádný strom neroste do nebe, tvrdí norští vědci

31. 10. 2017

Studie fyziků z univerzity v Bergenu mohutně otřásla nadějemi, které jsou vkládány do obnovitelných zdrojů energie. Norští vědci odhadují, že rozmach větrných a slunečních elektráren se zastaví už kolem roku 2030 a podíl na globálním energetickém mixu nedosáhne ani 10 %.

Žádný strom neroste do nebe, tvrdí norští vědci

V tak nejistém odvětví, jako je energetika, jsou jakékoliv prognózy ošidné. I bez kvalitní křišťálové koule lze však předpokládat, že s růstem ekonomiky i počtu obyvatel poroste i spotřeba energie, a to poměrně razantně. Čísla mluví celkem neúprosně: naše současná planeta potřebuje asi 17 TW energie a cca 80 % musí pokrýt z fosilních zdrojů. Podle konzervativních odhadů bude ta samá planeta v roce 2050 potřebovat asi 30 TW, tj. skoro dvakrát tolik! Podíl fosilních zdrojů se má přitom dramaticky snížit. Pařížská dohoda o ochraně klimatu stanovila ambiciózní cíl omezit emise skleníkových plynů o 40 až 70 % do poloviny tohoto století.

Naděje se tak celkem pochopitelně upínají k nejprogresivnějším obnovitelným zdrojům energie, především větrným a slunečním elektrárnám. Mezinárodní agentura pro obnovitelnou energii (IRENA) v souladu s „pařížskými“ intencemi předpokládá, že hlavně díky větrníkům a fotovoltaice se do roku 2030 zvýší globální podíl obnovitelných zdrojů na 30 %.

Je takový vývoj vůbec možný? Napřed trocha matematiky. Ve statistice se uplatňuje mimo jiné tzv. exponenciální funkce a tzv. logistická funkce. Zatímco tu exponenciální charakterizuje trvalý a neustále akcelerující růst, ta logistická má tři fáze: na začátku vypadá jako exponenciální, ale postupně se její růst zpomaluje, až se nakonec úplně zastaví.

Teď trocha historie. Vodní elektrárny se rozvíjejí v Evropě zhruba od 30. let 20. století. Zatímco na začátku jejich počet a instalovaný výkon velmi rychle stoupal, v 60. letech začal růst zpomalovat, až se v současnosti téměř zastavil. Něco velmi podobného se odehrálo s jadernými elektrárnami – po Druhé světové válce boom, v 80. letech stagnace a v současnosti takřka paralýza. Dvě zdánlivě úplně odlišná odvětví s jinými vstupy i zákonitostmi, dva stejné příběhy. Co se zpočátku tvářilo jako exponenciální funkce, to dnes při zpětném pohledu vypadá jednoznačně jako funkce logistická.

Klíčová otázka tedy zní, zda se nyní to samé děje s větrnými a slunečními elektrárnami, a pokud ano, v jaké fázi to je. Až překvapivě jasnou odpověď přináší graf, který zachycuje vývoj instalovaného výkonu evropské fotovoltaiky od začátku třetího tisíciletí (viz níže): žlutá křivka nejprve prudce roste, kolem roku 2011 však přichází bod zvratu a směrem do současnosti už se pozvolna rovná do vodorovného prohnutí. V celosvětovém měřítku je situace méně přehledná, a to pravděpodobně kvůli dynamickému rozvoji obnovitelných zdrojů v Číně. Nicméně autoři norské studie na dalších grafech ukazují, že větrná a solární energetika začíná pomalu ztrácet dech i globálně. Vývoj tedy podle nich i v tomto případě spěje k logistické funkci, jakkoliv příznivci zelené energie sní o exponenciále.

Graf - studie fyziků z univerzity v Bergenu

Na základě historický dat a statistických odhadů vědci z Bergenu konstatují, že globální energetický potenciál větru a slunce bude naplněn již kolem roku 2030 a celkový instalovaný výkon dosáhne dle nejoptimističtější předpovědi hodnoty 1,8 TW, pravděpodobně však spíše jen 1,6 TW. S ohledem na ambiciózní klimatické cíle jde o poněkud nedostatečná čísla.

Dalo by se samozřejmě namítnout, že statistika vždy nemusí věrně odrážet pestrobarevnou realitu a že zakřivení nějakých čar ještě nutně nesvědčí o skutečných trendech. V této souvislosti však studie z Bergenu v diskuzi předkládá argumenty, které jsou možná ještě daleko cennější než všechny výpočty. Zatímco rozvoj vodních a jaderných elektráren zastavily přírodní limity, respektive neúnosné investiční náklady, v případě větrníků a fotovoltaiky identifikovali Norové hned čtyři hlavní omezující faktory.

První upozorňuje na to, že zelený optimismus nezohledňuje negativní vlastnosti obnovitelných zdrojů, tedy zejména jejich závislost na denní době a počasí, a tím pádem ani veškeré náklady na výrobu elektřiny (zejména náklady na udržování dobře regulovatelné zálohy).  Druhý limit vyplývá z výrazné prostorové náročnosti těchto zdrojů a z faktu, že největší výkon bývá k dispozici v relativně velkých vzdálenostech od místa spotřeby. To vyžaduje nákladné budování přenosových tras. Třetím významným faktorem je relativně nízká životnost materiálů a zařízení, která tvoří základ větrných a fotovoltaických elektráren. Poslední limitující faktor je ekonomický. Nestabilní zdroje produkují elektřinu s minimálními náklady a za předpokladu dobře fungujícího trhu, který není zkreslen dotacemi, nutí majitele nabízet produkci za určitých okolností dokonce za zápornou cenu! A v takové situaci se sotva najdou zájemci o nové investice v této oblasti... Obnovitelným zdrojům tak hrozí doslova kanibalizace vlastních kapacit.

„Jsme si dobře vědomi nejistot kolem logistické předpovědi: technologický pokrok (například v oblasti větrné energie nad oceány) nebo nepředvídatelný průlom v energetice (například jaderná fúze) může vést k tomu, že vývoj nabere úplně nový směr,“ píší norští vědci v závěru své studie. Zároveň ovšem namítají: „Protože však zatím nic takového není na obzoru, současná data bychom měli považovat za včasné varování o rozšiřujícím se rozporu mezi ambicemi a skutečným růstem.“ Vzkaz pro politiky a odborníky v energetice je to poměrně srozumitelný: Je na čase oprostit se od ideologických tezí a místo nich pozorně vnímat reálný vývoj kolem sebe. Jedině pak se nám před očima vyjeví ty správné křivky...

Studie vědců z bergenské univezity

Co se stane, až do elektrické sítě naplno vtrhnou slunce, voda a vítr?

Co se stane, až do elektrické sítě naplno vtrhnou slunce, voda a vítr?

19. 5. 2020

Když ptáčka lapají, pěkně mu zpívají. Ovšem jenom tu první líbivou sloku o tom, kterak slunce jásavě svítí na solární panely, voda vesele roztáčí šneky turbín a vítr laškovně prohání větrníky. Kam se ale poděla ta druhá sloka o tom, že tahle zelená energie skrývá tvář černější než uhlí a že účet za ní je mastnější než ropná skvrna?

Start ze tmy jako plán, o kterém doufáme, že zůstane na papíře

Start ze tmy jako plán, o kterém doufáme, že zůstane na papíře

21. 5. 2019

Blackout. To slovo je strašákem pro celou společnost, která je čím dál tím závislejší na elektrické energii. Energetici jsou naštěstí dobře připraveni i na katastrofické scénáře. Ale mnohdy ani ta sebelepší příprava nestačí na to, co si bezbřehou fantazií naplněný zlomyslný osud vymyslí...

Blackout jako Damoklův meč 21. století

Blackout jako Damoklův meč 21. století

8. 4. 2019

Rozsáhlý výpadek elektřiny není jen pojem z říše katastrofických filmů, ale také stále reálnější scénář, který se už v tomto tisíciletí natvrdo odehrál například v Indii, Turecku, USA, Kanadě, Itálii nebo Německu. I my jsme mu již byli hodně blízko, a to dokonce dvakrát.