Fakta a mýty o obnovitelných zdrojích energie

Transkript

1 Fakta a mýty o obnovitelných zdrojích energie MÝTY 1. Neustále se z médií dozvídáme, že existují obnovitelné zdroje energie, které ke svému provozu nepotřebují žádných vstupů a budou nám moci zajistit dostatek energie prakticky navždy Obnovitelné zdroje jsou levnější než fosilní paliva, kdyby se započítaly všechny náklady znečištění, které dopadá na životní prostředí a zdraví lidí ze spalování uhlí a z jeho odpadů. FAKTA To však není pravda. Do výroby elektrické energie musíme započítat celý ţivotní cyklus (Life Cycle Assessment) zdroje od výstavby aţ po jeho likvidaci. A právě v této oblasti naráţíme na neobnovitelnost zdrojů a surovin potřebných na jejich výstavbu. Na stavbu kaţdého energetického zdroje se spotřebuje značné mnoţství surovin a velké mnoţství energie. Jednak elektrické energie, ale i neobnovitelných zdrojů, jako jsou ţelezná ruda a koks (uhlí) pro výrobu oceli, ropné produkty, tj. benzín nebo nafta, která se spotřebují při dopravě související se stavbou zdroje, deriváty ropných produktů pro výrobu plastů, barev, dále vápenec, štěrk a písek pro výrobu betonu, atd. Rovněţ vzniká poměrně velké mnoţství odpadů z výroby a těţby těchto surovin. Řada z nich je nerecyklovatelná a končí na skládkách. Při výrobě surovin pro výstavbu obnovitelných zdrojů se tak uvolňuje nezanedbatelné mnoţství skleníkových plynů, ale i oxidů dusíky či síry. Kdybychom teoreticky pokryli naši veškerou energetickou spotřebu větrnými elektrárnami s ţivotností 20 let, kaţdý rok bychom museli recyklovat asi tun betonu. A protoţe se beton nedá ze 100 % recyklovat, museli bychom podobné mnoţství i vyrobit. S recyklací ţeleza, oceli, hliníku, mědi, olova a dalších kovů je to lepší, ale i přesto se u nich počítá s recyklací na úrovni asi 90 %. Z výše uvedeného vyplývá, ţe v současné době neexistují plně obnovitelné zdroje energie, které nevyţadují ţádné suroviny. Existují jen různé typy zdrojů, které spotřebovávají různé mnoţství různých surovin a energie. Hodně lidí bývá překvapeno, ţe obnovitelná energie není levnější neţ energie z fosilních paliv, kdyţ její surovina je přece zadarmo. To je pravda, ale cena paliva se podílí na celkových nákladech výroby energie jen málo a představuje asi 16 % z celkových nákladů na elektřinu. Vliv má i to, ţe zpracování fosilních paliv je stále efektivnější. O průzkum všech nákladů spojených s produkcí elektřiny se pokusily 3 projekty (jeden v EU a 2 v USA). Tyto projekty zkoumaly celý cyklus produkce od těţby uhlí přes přepravu, výrobu elektrické energie, nakládání s odpady aţ po vliv na ţivotní prostředí, zahrnující emise tuhých znečišťujících látek, oxidů síry, dusíku a ozonu spolu s jejich vlivem na povrchovou vodu, budovy, lidské zdraví, aţ po dopady na daňový systém a zaměstnanost. Všechny zmíněné studie dospěly k závěru, ţe i se všemi těmito dodatečnými náklady jsou nyní fosilní paliva stále ještě levnější neţ obnovitelné zdroje energie. FAKTA A MÝTY (zpracované v 06/2010, Ing. M.Šafářovou) Stránka 1

2 3. Z hlediska tisíciletí je dnešní civilizace založená na uhlovodících jen krátkou mezihrou a je třeba přejít na obnovitelné zdroje. 4. Obnovitelné zdroje musí nahradit fosilní zdroje, jejichž ložiska bychom měli zanechat budoucím generacím. 5. Obnovitelné zdroje energie se stávají konkurenceschopnými ve srovnání s fosilními palivy. Je to jistě pravda, před tisíci lety jsme nepouţívali ropu a za tisíc let budeme pravděpodobně vyuţívat sluneční energii, fúze nebo jiné technologie, o kterých dnes nemáme tušení. Problém je v tom, ţe to nijak nepomáhá určit blíţe časový horizont, v němţ musíme změnit energetické zdroje je to za 50 let nebo za 200 let? Z perspektivy tisíciletí se odehrává mnoho událostí a skutečností, například celá průmyslová revoluce, období renesance, i celé naše ţivoty. Naše současná produkce energie je zaloţena na uhlí, ropě a zemním plynu, tj. na surovinách, které vznikaly miliony let. Mnozí ekologové ukazují na zjevný problém, kdy k zachování naší civilizace spotřebujeme za pouhých několik stovek let zdroje, které se vytvářely miliony let. Říkají, ţe bychom měli vyuţívat zdroje udrţitelně tak, aby naše spotřeba nebránila v jejich vyuţití ani budoucím generacím. Třebaţe tento argument vypadá docela rozumně, je nemoţné vyuţívat izolované neobnovitelné zdroje tak, aby se jejich vyuţití zaručilo i budoucím generacím. I kdybychom spotřebovávali například 1 barel ropy ročně, stále by to znamenalo, ţe budoucím generacím by ţádná ropa nezbyla. Řešení však nespočívá v tom, ţe bychom měli zajistit všem budoucím generacím jednotlivé zdroje to je opravdu nemoţné, ale v tom, ţe bychom měli budoucím generacím předat tolik znalostí a technického kapitálu, aby se mohli těšit nejméně stejné kvalitě ţivota jako my. Kdyby naše společnost spotřebovala všechno uhlí a ropu a zároveň vytvořila ohromný objem znalostí a technického kapitálu a mohla tak levněji vyuţívat jiné energetické zdroje, pak by tato společnost byla rozhodně lepší neţ ta, která by nechala fosilní paliva v zemi a zároveň zanedbala vlastní rozvoj. Obnovitelné zdroje představují jen 13,6 % světové produkce energie. Z toho jsou hlavními sloţkami vodní energie a tradiční paliva (dřevo, dřevěné uhlí, zbytky třtiny z vyluhování cukru, ţivočišný a rostlinný odpad). Hydroenergie se na globální produkci podílí 6,6 %. Ostatní obnovitelné zdroje - biomasa, geotermální energie, vítr a solární energie tvoří dohromady 0,6 % globální energetické produkce. Z toho je podíl biomasy 0,4 %, do něhoţ se řadí vedle odpadů ze zpracování dřeva i zemědělská produkce pro výrobu elektřiny a spalování odpadů pro výrobu elektřiny. Podíl geotermální energie představuje 0,12 %. Nejznámější obnovitelné zdroje větrná a solární energie dodávají pouze 0,05 % celkově vyrobené energie celosvětově. Převládá vyuţití větru s podílem téměř 0,04 %, zatímco sluneční energie má podíl pouze 0,009 %. V EU tvoří obnovitelné zdroje energie jen 5,6 % spotřeby, z toho připadá na biomasu podíl FAKTA A MÝTY (zpracované v 06/2010, Ing. M.Šafářovou) Stránka 2

3 3,7 % a podíl hydroenergetiky je 1,8 %. Energie vyrobená z větru představuje podíl na celkové produkci energie na úrovni 0,04 % a solární energie pak 0,02 %. Jednoduše řečeno, nynější nízký podíl obnovitelných zdrojů energie na globální energetické produkci je prostě důsledkem toho, ţe prozatím tyto zdroje ještě nejsou schopny konkurovat fosilním palivům. Aţ dosud byla většina projektů obnovitelné energie budována s pomocí veřejných prostředků a daňových úlev. Výjimkou je vodní energie, která je konkurence schopná, je však také jiţ rozvinutá a v Evropě zbývá jen velmi málo příleţitostí k jejímu dalšímu rozvoji. Na druhou stranu má i hydroenergetika několik úskalí jednak má zčásti negativní dopad na ţivotní prostředí a jednak dochází u většiny přehrad k zanášení naplaveninami do let od jejich výstavby. Např. se očekává, ţe Asuánská přehrada v Egyptě bude do roku 2025 zanesena naplaveninami nejméně z poloviny. Konkurenceschopnou můţe být geotermální energie, pro její větší vyuţití je vhodných však jen několik míst na světě (Filipíny, Indonésie). 6. Potenciál obnovitelných zdrojů je velký a nic nebrání jeho dalšímu zvyšování. 7. Využívání obnovitelných zdrojů energie roste mnohem rychleji než spotřeba konvenčních paliv, v 90. letech roční růst dosahoval 22 % ve srovnání s méně než 2% ním přírůstkem spotřeby ropy. 8. Pro dlouhodobě udržitelný rozvoj jsou obnovitelné zdroje energie nezbytné. Energetický potenciál vodních elektráren je v podstatě vyčerpán. Hydroelektrárny v nevyuţívaných lokalitách mohou přidat nejvýš 10 % k jejich současné produkci. Další mírný nárůst mohou přinést rekonstrukce stávajících vodních elektráren. U větrných elektráren se předpokládá, ţe do roku 2020 by produkce elektřiny mohla dosáhnout úrovně vodních elektráren a pak by dále rostla na více neţ dvojnásobek. Ještě rychlejší růst je očekáván u fotovoltaiky, přesto v roce 2020 bude její podíl na výrobě elektřiny asi poloviční ve srovnání s větrem. Srovnání tohoto tempa růstu je zavádějící, protoţe není tak těţké dosahovat vysoký růst, pokud je podíl např. větrné energie na celkové produkci energie na úrovni 0,05 %. V roce 1998 bylo mnoţství elektrické energie vytvořené 2 % ním nárůstem spotřeby ropy 323x vyšší neţ to, co vzniklo přírůstkem o 22 % u větrné energie. I v tom nepravděpodobném případě, ţe by tato enormní expanze větrné energie pokračovala jako dosud, trvalo by při ročním růstu 22 % plných 46 let, neţ by vítr v celosvětové energetické produkci ropu předstihl. V dnešní době však prakticky neexistují obnovitelné zdroje energie, které by nevyţadovaly přísun dalších neobnovitelných surovin a zdrojů energie. Při jejich výstavbě, provozu i při likvidaci po ukončení ţivotnosti je v podstatě energie spotřebovávána i díky tomu, ţe všechny suroviny pouţité pro jejich výstavbu nejsou dosud plně recyklovatelné. FAKTA A MÝTY (zpracované v 06/2010, Ing. M.Šafářovou) Stránka 3

4 9. Výroba elektrické energie z fosilních zdrojů souvisí s vysokými emisemi oxidu uhličitého, které mohou ovlivnit procesy v atmosféře a vést ke globálnímu oteplování. Na druhé straně výroba energie z obnovitelných zdrojů neemituje oxid uhličitý. 10. Výroba elektrické energie z fosilních zdrojů souvisí s vysokými emisemi oxidu uhličitého, které mohou ovlivnit procesy v atmosféře a vést ke globálnímu oteplování. Na druhé straně výroba energie z obnovitelných zdrojů neemituje oxid uhličitý. 11. Obnovitelnými zdroji lze jednoduše nahradit stávající fosilní paliva, aniž by to ovlivnilo cenu elektrické energie. Výroba elektrické energie z fosilních zdrojů souvisí s vysokými emisemi oxidu uhličitého, které mohou ovlivnit procesy v atmosféře a vést ke globálnímu oteplování. Na druhé straně výroba energie z obnovitelných zdrojů neemituje oxid uhličitý. Toto tvrzení bere v úvahu pouze přímé emise oxidu uhličitého, které souvisejí s přímou výrobou elektrické energie v elektrárnách. Opomíjí další fáze před a po výrobě, tzn. celý ţivotní cyklus. Výroba elektřiny z obnovitelných zdrojů se neobejde bez spotřeby surovin a fosilních zdrojů energie. Uhlíkovou stopu tedy má i výroba energie z obnovitelných zdrojů. Přímé emise můţeme poměrně jednoduše spočítat jako mnoţství uvolněného oxidu uhličitého při výrobě 1 kwh elektrické energie, které závisí na obsahu uhlíku v palivu a podmínkách spalování. Vypočítat nepřímé emise oxidu uhličitého je mnohem sloţitější, protoţe do výpočtu musíme zahrnout celou řadu procesů od těţby nerostných surovin, výroby paliva, výstavbu a provoz elektrárny, likvidace odpadů aţ po demontáţ zařízení po ukončení provozu i recyklaci komponent apod. Při vyhodnocování příspěvku jednotlivých zdrojů energie ke klimatickým změnám je důleţité sledovat celý ţivotní cyklus výroby elektřiny. Globální oteplování se téměř jistě odehrává, i kdyţ jeho rozsah a předpovědi budoucího vývoje jsou nereálně pesimistické. Běţně doporučovaný lék v podobě rychlého a radikálního omezení spotřeby fosilních paliv by však způsobilo větší škody neţ oteplování klimatu samo. V debatě o ţivotním prostředí jsme svědky toho, ţe diskuse je zaloţena na mimořádně krátkodobých trendech a to je nebezpečná tendence. V dlouhodobém výhledu je pravděpodobné, ţe energetická spotřeba se přesune od fosilních paliv k jiným a levnějším zdrojům energie moţná obnovitelným, moţná k jaderné fúzi, moţná k nějaké dosud neznámé technologii, jako lepší alternativě. Obnovitelné zdroje nejsou všelékem, kterým je moţné nahradit fosilní paliva. Nezajišťují totiţ pokrytí celého odběrového diagramu. Zvyšování podílu uţití obnovitelných zdrojů v palivoenergetickém mixu je zajišťováno různými formami regulačních zásahů ze strany státu, jako jsou daně, dotace, atd. Širším vyuţíváním obnovitelných zdrojů při výrobě elektrické energie tak roste nejen celkový objem dotací, které musí stát vynakládat, ale roste také potřeba rychle startujících elektrárenských záloţních bloků pro krytí růstu potřeb FAKTA A MÝTY (zpracované v 06/2010, Ing. M.Šafářovou) Stránka 4

5 energie ve špičkách. Zvyšuje se rovněţ potřeba dodatečných investic do zajištění stabilizace energetických soustav celé EU a návazně roste významně i cena elektřiny, kterou platí konečný zákazník. Ukazuje se tedy, ţe necitlivě aplikované regulační zásahy (dotační podpory, daně, atd.) mohou vést ke značným deformacích trhu, cen energie, poptávky po druzích energie, zátěţi občanů jako zákazníků i jako daňových poplatníků. Kdyby totiţ nebyly obnovitelné zdroje státy dotovány, významně by vzrostly náklady na jednotku instalovaného výkonu (kw e ) pro zákazníky, a protoţe s uvedenými náklady souvisejí i některé další odvozené náklady do stabilizace energetické soustavy, přineslo by to v souhrnu výrazný růst cen elektřiny pro zákazníky. 12. Solární energie je z hlediska ochrany životního prostředí a zejména z hlediska emisí CO 2 nejčistější energií. Fotovoltaické články jsou poměrně náročné na výrobu, a to jak z hlediska technologického, energetického, tak i z hlediska nepřímých emisí CO 2, a za svoji ţivotnost vyprodukují relativně málo energie. Takţe při přepočtu na mnoţství vyrobené elektřiny se nacházejí aţ za jadernými, vodními a větrnými elektrárnami. Z hlediska celkových emisí CO 2 jsou na tom lépe vodní elektrárny. I kdyţ jsou to stavebně náročná díla, při jejichţ výstavbě se spotřebují desetitisíce tun betonu a oceli (coţ znamená významné nepřímé emise CO 2 ), jsou schopny vyrobit za svoji ţivotnost ohromné mnoţství elektřiny. Nejniţší emise CO 2 mají jaderné elektrárny, přestoţe ve srovnání s větrnými a vodními elektrárnami se při jejich výstavbě se spotřebuje velké mnoţství surovin a ohromné mnoţství energie. Obdobně to platí i pro zpracování jaderného paliva. Jaderné elektrárny však vyprodukují za svoji ţivotnost opravdu gigantická mnoţství energie, například dva bloky elektrárny Temelín vyrobily v roce 2008 více neţ 12 TWh elektrické energie. Takţe i přes obrovskou spotřebu surovin a energie pro těţbu uranové rudy, výrobu jaderného paliva, výstavbu vlastní elektrárny, likvidaci jaderného odpadu a demontáţ elektrárny po ukončení ţivotnosti jsou emise CO 2 na vyrobenou kwh srovnatelné s vodními elektrárnami, tj. niţší neţ u všech ostatních významných energetických zdrojů. Pokud někdo na jedné straně zdůrazňuje extrémní nebezpečnost CO 2 a jeho významný vliv na globální klimatické změny a na druhé straně bojuje proti jaderným elektrárnám, a ještě k tomu navíc prosazuje elektrárny plynové, tak vlastně aktivně zvyšuje nebezpečí, kterého se sám tolik obává. 13. Dopady provozu větrných a solárních elektráren na distribuci elektřiny jsou přeceňovány. Bilanci výkonu elektrizační soustavy je třeba regulovat tak, aby byla v kaţdém okamţiku zachována rovnováha mezi výrobou a spotřebou elektrické energie, protoţe elektřinu nelze skladovat. To znamená, ţe v kaţdém okamţiku je výroba elektrické energie na elektrárenských blocích regulována tak, aby odpovídala okamţité spotřebě. Jedině tak je moţné udrţet chod elektrizační soustavy v bezpečných a spolehlivých mezích (tj. dodrţení FAKTA A MÝTY (zpracované v 06/2010, Ing. M.Šafářovou) Stránka 5

6 frekvence 50 Hz, nepřerušované dodávky elektřiny pro konečné zákazníky). K regulaci výkonů se pouţívají hlavně konvenční energetické zdroje uhelné, vodní a plynové elektrárny. Výroba elektrické energie z větrných a solárních elektráren je v důsledku silné závislosti na klimatických podmínkách na rozdíl od ostatních zdrojů obtíţně předvídatelná. Jejich integrace do elektrizační soustavy proto způsobuje neplánované odchylky a značné problémy při regulaci celé soustavy. Obtíţná předvídatelnost a rychlé změny výroby elektřiny z větrné a sluneční energie zvyšují nároky na rezervaci regulačního výkonu pro podpůrné sluţby, tzv. záloţní výkony energetických zdrojů. Důsledkem je pak nárůst nákladů a zdraţení systémových sluţeb pro konečného zákazníka. Nárůst nákladů je úměrný velikosti instalovaného výkonu ve větrných a solárních elektrárnách, připojených do elektrizační soustavy. Pokud je uplatňován princip priority výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů, jak vyţaduje směrnice Evropské komise i náš zákon o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie, musí v případě vysoké výroby ve větrných a solárních elektrárnách bloky konvenčních elektráren svoji výrobu omezovat aţ po odpojování ze soustavy a naopak v případě bezvětří a zataţené oblohy nahradit nevýrobu z obnovitelných zdrojů. 14. Problém připojování výkonu z obnovitelných zdrojů energie do elektrizační soustavy je v České republice přeceňován. 15. Biomasa je bezemisní obnovitelný zdroj energie. Například v Německu na severním pobřeţí mají s připojováním dalších větrných parků obrovské potíţe, jenom se o nich málo mluví. Hlavním problémem není samotné připojení větrného parku k nejbliţší rozvodně, ale odvedení vyrobené elektřiny do míst spotřeby ve středním Německu. Výroba elektřiny z větrných elektráren na severu Německa tak přetěţuje linky provozovatelů přenosových soustav sousedního Polska, Slovenska, České republiky, Holandska, Belgie a Švýcarska. Limitní není kapacita přenosové soustavy, ale moţnosti regulace s dopadem na bezpečnost celé soustavy. To však není pravda. Biomasa má řadu problémů se znečisťováním ovzduší v podobě emisí tuhých částic (prachu), síry, chloru, niklu, kadmia a olova. Z hlediska emisí tuhých znečišťujících látek, tj. prašnosti, se řadí spalování biomasy hned za spalování fosilních paliv. Emise chloru do ovzduší jsou pak u spalování biomasy mnohem vyšší v porovnání s fosilními palivy. Z pohledu emisí CO 2 je biomasa s emisemi 400 tun CO 2 na 1 GWh srovnatelná s plynovými elektrárnami. 16. Větrná a solární energie je ekologická Kdyby měla větrná a solární energie zajišťovat v nějaké zemi významnou část spotřeby FAKTA A MÝTY (zpracované v 06/2010, Ing. M.Šafářovou) Stránka 6

7 a jejich podíl na celkové výrobě elektřiny může významně růst. 17. Fotovoltaika je vnímána jako technologie šetrná k životnímu prostředí. elektřiny, vyvolalo by to řadu problémů v distribuční síti. Solární a větrná energie má zásadní problém s načasováním. Slunce nemusí svítit a vítr nemusí foukat v době, kdy lidé potřebují energie nejvíce. A tak jsou nutné záloţní kapacity, které zajišťují poptávku ve špičce. Jak významné mohou být dopady závislosti větrné energie na přírodních podmínkách, vyplývá z analýzy efektivity větrných elektráren, která uvádí, ţe za posledních 6 let se pohybovala míra vyuţití větrných elektráren od 9 do 50 %, za poslední dva roky byla míra vyuţití energie z větru pouze na úrovni 0-10 %. Ţádný operátor trhu není schopen za takových podmínek spolehlivě garantovat odběratelům dodávky energie do sítě zaloţené na vysokém vyuţití větrných elektráren. Podobná velmi významná rizika existují u fotovoltaiky a v menší míře i u výroby energie z biomasy. Navíc větrné a fotovoltaické elektrárny nejsou ještě zcela konkurenceschopné v porovnání s konvenčními zdroji energie. Obnovitelné zdroje energie jsou značně závislé na rozmarech přírody a často je nelze vyuţívat v době spotřeby, resp. poptávky po energii. Pro porovnání - celkový, globální instalovaný výkon (kapacita) zdrojů energie byl v roce 2007 na úrovni GW a podíl fosilních paliv a jádra činil 87 %. Např. celkový instalovaný výkon fotovoltaických elektráren byl MW v roce 2008 a představoval pouhých 0,29 % z celkového instalovaného výkonu energetických zdrojů Environmentální dopady je moţné z hlediska jejich vzniku rozdělit na přímé a nepřímé. Ty přímé jsou spojeny přímo s konkrétním výrobním procesem a můţeme mezi ně počítat například zábor půdy, emise z těţby primárních surovin, spotřebu vody při výrobě, emise škodlivin atd. Nepřímé dopady souvisejí hlavně s emisemi z výroby spotřebované elektřiny a z dopravy. Z hlediska spotřeby energie jsou některé fáze výroby fotovoltaických panelů velmi náročné jde o výrobu a rafinaci křemíku, výrobu ingotů a desek, výrobu článků. Řada publikací uvádí, ţe emise CO 2 u fotovoltaické elektrárny dosahují aţ 217 tun na 1 GWh vyrobené elektrické energie. V porovnání s uhelnou elektrárnou vybavenou technologií na zachycování a ukládání emitovaného CO 2 (340 tun na 1 GWh vyrobené elektrické energie) není fotovoltaika výrazně šetrnější k ţivotnímu prostředí. Velmi významná je i problematika recyklace na konci ţivotnosti fotovoltaické elektrárny, které není v současné době věnována dostatečná pozornost. FAKTA A MÝTY (zpracované v 06/2010, Ing. M.Šafářovou) Stránka 7