Fakta a mýty o energetice Jak vrátit debatu o energetice zpátky na zem. Václav Smil

Fakta a mýty o energetice Jak vrátit debatu o energetice zpátky na zem Václav Smil

First published in the United States by AEI Press, Washington, D.C. Reprinted by permission. All rights reserved. Poprvé publikováno ve Spojených státech agenturou AEI Press, Washington, D. C. Převzato se souhlasem vydavatele. Všechna práva vyhrazena. Publikace byla zpracována za finanční podpory Státního programu na podporu úspor energie a využití obnovitelných zdrojů energie pro rok 2013 Program EFEKT. Vydání publikace rovněž podpořily společnosti VÍTKOVICE POWER ENGINEERING, a. s. a IVITAS, a. s. Vydavatel: Moravskoslezský dřevařský klastr ve spolupráci s Moravskoslezským energetickým klastrem a Výzkumným energetickým centrem VŠB-TU Ostrava. Počet stran: 173 Náklad: 500 ks Překlad: Mgr. Eva Procházková (Úvod, Kapitoly 1-8), Ing. Pavla Noskievičová Odpovědný a odborný garant: Prof. Ing. Pavel Noskievič, CSc. Recenze: Prof. Ing. Petr Stehlík, CSc. Vydání: první české, listopad 2013 Sazba: STUDIO G Havířov Tisk: TEPAP Český Těšín Cena: Neprodejné ISBN 978-80-7464-365-1

Homines libenter quod volunt credunt. Lidé ochotně věří tomu, čemu věřit chtějí. Publius Terentius

PŘEDMLUVA PŘEDMLUVA Kniha Fakta a mýty o energetice vychází v době, kdy je energetika v mnoha politických a ekonomických diskusích nejen v České republice, ale v celé Evropské Unii tématem číslo jedna. Hned po přečtení prvních dvaceti stran jsem věděl, že napsat předmluvu k této knize vyvolá v mé hlavě mozkovou bouři a mírně jsem znervózněl, co jsem to vlastně slíbil. Psát jakýkoli komentář k tak hutnému textu napěchovanému fakty a čísly rozvracejícími mýty, jaký napsal pan profesor Smil, je skoro na hranici drzosti. Nicméně, nebuďte troufalcem, když se vám do rukou dostává tak kritický pohled na často účelově podporované technologie v energetice i ve srovnání s vývojem energetiky Spojených států, o němž víme tak málo. Možná i právě pro tyto nové informace o americké energetice je pro nás dnes výhodné, při rozvahách jak dál, nabrat z těchto zkušeností více rozumu při rozhodování o nových investicích do jaderné energetiky nebo přístupu k tzv. obnovitelným zdrojům. Vím, že je velmi idealistické věřit ve správný úsudek při hledání nejlepšího řešení objektivním politickým rozvažováním. Za dvacet let strávených na veřejné scéně jsem na jedné straně pořád velikým optimistou a věřím v možnost nalezení optimálního řešení, zároveň však vím, jak těžce se takováto ideální řešení prosazují. A nepíši to vůbec v dnes tak oblíbeném pozérství politického defétismu, ale naopak z přesvědčení o nezbytnosti rozhodování na politické scéně i o tak složitých a pro ekonomiku zásadních věcech pro rozvoj lidské společnosti, jako je energetika.právě proto musí fungovat politika na svých demokratických principech. V knize pan profesor Smil s úžasnou pečlivostí a neuvěřitelnou pílí přináší statistická čísla bořící mýty o rozumnosti využití různých nepřipravených technologií pro výrobu elektrické energie. Rozebírá jednotlivé zdroje od jaderné energetiky přes fotovoltaiku a větrné elektrárny až po decentralizovanou energetiku. Při četbě tolika jednoznačných faktů může člověka přepadnout frustrace, že je prakticky beznadějné těšit se na nějaký vše zachraňující zdroj levné energie. A to já právě považuji za obrovský vklad této knihy. Lidé vždy věřili a čekali na nějaký zázračný objev, ať to byl kámen mudrců a lék na nesmrtelnost, nebo perpetuum mobile. Je až s podivem, že i dnes, v tak přetechnizované společnosti, lidé pořád tiše na nějaký zázrak čekají. Ti, kteří si tuto lidskou slabinu uvědomují, potom lehce nabízejí rozhřešení, byť sami přiznávají, že jsou ještě nedokonalá, ale kalkulují s vírou do budoucna. Napadá mě ptát se, jaký je rozdíl mezi těmi, kteří slibovali kámen mudrců, a těmi, kteří šíří, že je možné dnešní energetiku postavit na produkci tzv. energetických plodin s nekonečnou přírodní obnovitelností. Ve své podstatě jsou oba stejně nebezpeční. Bylo vždy velmi těžké rozlišit, kdo vychází ze skutečného přesvědčení, a kdo jde za maximalizací zisků. Dnes je to samozřejmě ještě těžší. Společnost je výrazně složitější, záplava informací oproti začátku dvacátého století, kdy vznikaly základy velkých energetických soustav, je nesrovnatelná. Samozřejmě jsou nesrovnatelné i zisky v energetice. Z pohledu člověka, v současné době zasedajícího ve Výboru pro průmysl, výzkum a energetiku Evropského Parlamentu, je zásadní kapitola zabývající se dlouholetou diskusí o vrcholu či konci těžby ropy. Argumenty pana profesora o skoro zbytečnosti této pseudointelektuální diskuse mne velmi potěšily. Jeho odvážná kritika odhadů o vyvrcholení a následném katastrofálním úpadku těžby ropy jsou pro mne skvělou ukázkou zavádějících diskusí vytvářejících umělé strašáky o konci lidstva, kdy tato tak lákavá intelektuální tlachání

se po letech ukážou jako zcela hloupá. Ve své době napáchají ve společnosti mnoho chaotických chvil. Pro mne je to ukázkou nejen ve vztahu mudrování o ropě, ale je v tom skryto moudré ponaučení ve vztahu k jiným tématům, moudře probíraných se zamračeným čelem bez jakékoliv pokory k budoucímu vývoji. Má předmluva ke knize plné chytrých myšlenek je velkou troufalostí a pro mne osobně silně překračuje pouze sféru energetiky. Berte ji, prosím, jako pozvání k nelehké četbě, která vám přinese mnoho dalších otazníků. V tom je pro mne nesmírně cenná. Zvyšuje ve mně pocit obezřetnosti při přijímání jakýchkoliv absolutních názorů o směřování energetiky. Dramatické změny směru vývoje se určitě přijímaly jednodušeji v době Edisona než v dnešním zadrátovaném světě. Děkuji panu profesorovi za tuto knihu i za zmatek způsobený v mé hlavě. Pro vás, kteří ji začnete číst a patříte k fanklubům jednotlivých energetických směrů, předesílám: rozlučte se se svými ideály, připravte se na dočasné bolení hlavy, ale také na upřímné nadšení ze zjištění, že se vám otevře nový obzor. Tuto knihu stojí za to číst. Brusel, 3. září 2013 Evžen Tošenovský, poslanec Evropského parlamentu, místopředseda výboru pro průmysl, energetiku a výzkum 6 FAKTA A MÝTY O ENERGETICE

OBSAH OBSAH SEZNAM OBRÁZKŮ 9 SEZNAM MĚRNÝCH JEDNOTEK 10 ÚVOD 12 Promarněné šance 12 Mýty s tuhým kořínkem 16 Dekonstrukce mýtů 19 PRVNÍ ČÁST - POUČENÍ Z MINULOSTI 21 1. BUDOUCNOST PATŘÍ ELEKTROMOBILŮM 22 Elektromobil versus auta se spalovacím motorem 23 Moderní historie elektromobilů 24 Nové modely elektromobilů 25 Elektromobily a zásobování elektřinou 26 Účinnější benzinové motory 29 2. ELEKTŘINA Z JÁDRA BUDE TAK LEVNÁ, ŽE SE NEVYPLATÍ JI MĚŘIT 32 Mírové využití jaderného štěpení 33 Ústup jádra 35 Rychlé množivé reaktory naděje? 37 Nové argumenty pro jadernou energii 40 Úspěšný propadák 41 3. MÝTY O DECENTRALIZOVANÉ ENERGETICE 44 Přednosti decentralizace 44 Alternativní zdroje dnes 46 Hyperauto 47 Další sny o alternativních energiích 47 Alternativní energie a Čína 48 Dokonalé řešení 50 Budoucnost alternativních a decentralizovaných energetických koncepcí 51 JAK VRÁTIT DEBATU O ENERGETICE ZPÁTKY NA ZEM 7

OBSAH DRUHÁ ČÁST MÝTY Z TITULNÍ STRANY 54 4. NA KONCI: ROPNÝ ZLOM A CO TO ZNAMENÁ 57 Předpovědi ropného zlomu 60 Nevyčerpané zásoby 65 Nekonvenční ropa 66 Produkce, poptávka a cena 69 Protiargumenty k ropnému zlomu 72 5. SEKVESTRACE OXIDU UHLIČITÉHO 75 Přirozený proces 76 Technická řešení 81 Energetická náročnost sekvestrace 86 6. KAPALNÁ PALIVA Z ROSTLIN 91 Kapalné pohonné látky 93 Bioetanol z kukuřice 93 Bioetanol z cukrové třtiny 96 Negativní dopad produkce bioetanolu 97 Bioetanol z celulózové báze: Obrovský energetický potenciál 97 Biopaliva, špatné řešení 103 7. ELEKTŘINA Z VĚTRU 106 Rozvoj větrné energetiky 108 Předpokládaný potenciál větrné energie 109 Zásadní nedostatky větrné energie 110 Využití potenciálu větrné energie 117 8. PROMĚNY ENERGETIKY 121 Současný stav 122 Energetické proměny v minulosti 123 Proč jsou energetické přeměny pozvolné 126 Restrukturalizace 127 Zavádějící analogie 129 ZÁVĚR: POUČENÍ A POLITICKÉ SOUVISLOSTI 133 Elektromobily 134 Jaderná energie 135 Decentralizované zdroje 137 Ropný zlom 138 Sekvestrace oxidu uhličitého 138 Bioetanol 140 Větrné elektrárny 140 Přeměny energetiky 141 Rychlé shrnutí 142 8 FAKTA A MÝTY O ENERGETICE

SEZNAM OBRÁZKŮ POZNÁMKY 145 LITERATURA, PRAMENY 155 REJSTŘÍK 173 O AUTOROVI 186 SEZNAM OBRÁZKŮ 1-1 Vývoj standardizované průměrné spotřeby paliva amerických automobilů (CAFE) 1-2A Průměrná měsíční cena lehké surové ropy na americké burze NYMEX 1998 2008 1-2B Průměrná roční cena koše OPEC (ORB) 2-1 Vývoj ceny jaderných bloků 1 GWe 2-2 Prognózy globální kapacity jaderných elektráren a skutečnost 2-3 Prognóza výroby elektřiny v USA podle General Electric 4-1A Ropný zlom dle Duncana (olduvajská teorie) 4-1B Průměrná světová spotřeba primární energie na obyvatele 4-2A Hubbertova předpověď produkce ropy v USA a skutečnost 4-2B Hubbertova předpověď světové produkce ropy a skutečnost 4-3A Kumulativní křivky nově objevené ropy a odhad vytěžitelných zásob v oblasti San Joaquin 4-3B Kumulativní křivky nově objevené ropy a odhad vytěžitelných zásob v oblasti Permian Basin 4-4 Zvyšování výtěžnosti ložiska cyklickým vtlačováním páry 4-5A Odhady vrcholu těžby ropy 4-5B Odhady vrcholu těžby ropy podle Hedberg Research Conference, 2006 5-1 Zemská biosféra: sekvestrace a regenerace oxidu uhličitého 6-1 Produkce bioetanolu v USA, 1980 2007 6-2 Řetězec celulózy 7-1 Rychlost větru v pobřežních oblastech severozápadní Evropy 7-2 Křivka výkonu 3MW turbíny, model V90 8-1 Závislost USA na dovozu ropy, předpověď a skutečnost 8-2 Globální podíl fosilních paliv na spotřebě primárních zdrojů, 1900 2008 8-3 Grafické vyjádření Mooreova zákona 8-4 Vývoj účinnosti přeměny energie ve fotovoltaických článcích 8-5 Nesnadný úkol: výstavba vysokonapěťového vedení v USA C-1 Emise oxidu uhličitého jednotlivých energetických zdrojů C-2 Pokles uhlíkové náročnosti ekonomiky USA 1950 2010 C-3 Hodnota akcií společnosti Ballard Power Systems na Torontské burze, 1994 2008 JAK VRÁTIT DEBATU O ENERGETICE ZPÁTKY NA ZEM 9

POUŽITÉ JEDNOTKY POUŽITÉ JEDNOTKY C stupeň Celsia (jednotka teploty) cm centimetr (jednotka délky) E exa (předpona vyjadřující 10 18 ) EJ exajoule (trilion joulů, jednotka energie) G giga (předpona vyjadřující 10 9 ) Gt miliarda tun (hmotnostní jednotka) Gt C miliarda tun oxidu uhličitého GW gigawatt (miliarda wattů, jednotka výkonu) GW e gigawatt elektrický (miliarda wattů elektrického výkonu) GWh gigawatthodina (miliarda watthodin, jednotka energie) h hodina J joule (jednotka energie) k kilo (předpona označující 10 3 ) kg kilogram (tisíc gramů, hmotnostní jednotka) km kilometr (tisíc metrů, jednotka délky) km/h kilometr za hodinu (jednotka rychlosti) km 3 kubický kilometr (jednotka objemu) kw kilowatt (tisíc wattů, jednotka výkonu) kw e kilowatt elektrický (tisíc wattů elektrického výkonu) K stupeň Kelvina (jednotka teploty) l litr (jednotka objemu) l/km litr na kilometr (jednotka spotřeby paliva) m metr (jednotka délky) m/s metr za sekundu (jednotka rychlosti) m 2 metr čtvereční (jednotka plochy) m 3 metr kubický (jednotka objemu) mpg míle na galon (jednotka spotřeby paliva) M mega (předpona vyjadřující 10 6 ) MJ megajoule (milion joulů, jednotka energie) Mbpd milion barelů denně MW megawatt (jednotka výkonu) MWh megawatthodina (jednotka energie) P peta (předpona vyjadřující 10 15 ) PWh petawatthodina (tisíc bilionů watthodin, jednotka energie) ppm jedna miliontina T tera (předpona vyjadřující 10 12 ) TW terawatt (bilion wattů, jednotka výkonu) TW e terawatt elektrický (bilion wattů elektrického výkonu) W watt (jednotka výkonu) W/m 2 watt na metr čtvereční (jednotka energetické hustoty) Wh/kg watthodina na kilogram (jednotka energetické hustoty) 10 FAKTA A MÝTY O ENERGETICE

PŘEDMLUVA K ČESKÉMU VYDÁNÍ PŘEDMLUVA K ČESKÉMU VYDÁNÍ První publikace, kterou jsem v Čechách otiskl, byl (cenzurou téměř zakázaný) článek v měsíčníku Vesmír vydávaném československou Akademií věd. Jednalo se o politicky nekorektní analýzu těžby uhlí, uhelných elektráren a zhoršování životního prostředí v tehdejší Severočeské hnědouhelné pánvi. Psal se květen 1966 a já jsem byl v podstatě čerstvý absolvent Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy. Během dalších tří let se mé práce objevily v časopisech Literární noviny, Reportér, Student a Kulturní tvorba. V roce 1969 jsem s rodinou emigroval do Spojených států a poté se přestěhoval do Kanady. Psaní knih se věnuji od roku 1976. V mé bibliografii najdete více než 30 publikací týkajících se energetiky, životního prostředí, historie technického pokroku, potravin, populace, strojů, Číny, Japonska, starověkého Říma a problematiky veřejné politiky. Ve všech se snažím o přiblížení těchto složitých témat a o víceoborové pojetí. Více než polovina mých knih byla přeložena do mnoha světových jazyků (čínština, ruština, italština, španělština, japonština) i jazyků méně obvyklých, jako třeba albánština, nizozemština, korejština nebo makedonština. Toto je ale poprvé, co se má kniha dostává k českému čtenáři v češtině. To by nebylo možné bez Josefa Zbořila, který sleduje svět průmyslu, energetiky, životního prostředí a politiky z prestižní pozice českého člena Evropského hospodářského a sociálního výboru (EESC) v Bruselu a především Pavla Noskieviče, profesora Vysoké školy báňské v Ostravě, který se prostě rozhodl, že knihu v češtině vydá. Chtěl bych jim oběma poděkovat za to, že po 44leté přetržce je má práce v Česku opět volně přístupná. Kniha vyšla původně v Americe v roce 2010 a vzhledem k množství a neuvěřitelné rychlosti dnešního vývoje na energetické scéně jsme se rozhodli zařadit na konec každé kapitoly výběr z nejdůležitějších novinek, komentářů a názorů. Tyto přídavky zohledňují vývoj do konce roku 2012. Česká republika, stejně jako většina Evropské unie, podlehla módní vlně všeho zeleného, obnovitelného a udržitelného (a dodejme naivního a neinformovaného). Doufám, že toto vydání uvítají všichni, kteří dávají před sněním přednost realitě a chtějí si rozšířit své obzory. A také doufám, že má kniha bude dobrým pomocníkem v diskuzích o odpovědném a skutečně efektivním rozhodování v otázkách budoucího energetického vývoje země. VÁCLAV SMIL Winnipeg, Kanada prosinec 2012 JAK VRÁTIT DEBATU O ENERGETICE ZPÁTKY NA ZEM 11

ÚVOD ÚVOD V základech moderní civilizace nalezneme spalování obrovského množství uhlí, ropy a zemního plynu a její další rozvoj je podmíněn neustále vzrůstající výrobou elektrické energie z fosilních paliv spolu s přeměnou kinetické energie vody a štěpením uranového jádra. 1 Je však s podivem, jak dlouho byla tato spojitost mezi nárůstem spotřeby energie a blahobytem společnosti přehlížena jak širokou veřejností, tak politiky. Veřejnost se o dodávky energií nezajímala a média se této otázce věnovala pouze sporadicky. Žádná vláda západních zemí nevyhradila této problematice samostatné ministerstvo. Vše se změnilo v letech 1973 a 1974, kdy Organizace zemí vyvážejících ropu (Organization of the Petroleum Exporting Countries, OPEC) navýšila ceny ropy a došlo k tzv. první ropné krizi. Nárůst ceny barelu z ani ne dvou amerických dolarů na počátku roku 1973 na jedenáct dolarů na jaře roku 1974 (BP 2009) byl záměrně vyvolán předními vývozci ropy a nebyl reakcí na skutečný nedostatek paliva. Důsledky byly rozsáhlejší, než měli původci krize v plánu. Nevídané období blahobytu trvající od konce druhé světové války bylo náhle přerušeno. Stejně tak ale začalo mnoho jednotlivců, skupin, ale i národních vlád uvažovat nad nelehkou otázkou zabezpečení dostatečného množství cenově dostupné energie. Ropná krize navíc přišla v době, kdy začala nabývat na síle problematika životního prostředí spolu se snahou omezit znečištění a zabránit dalšímu znehodnocování ekosystémů. Zničehonic se vyrojilo množství expertů na otázky energetiky a ochotně rozdávali řešení. Ve skutečnosti ale pouze malý okruh odborníků chápal, jak málo toho lidé vědí o energetice, její nejasné struktuře a dynamice celého energetického systému a jak ošemetné je sestavovat jakékoli dlouhodobé plány. Mezery ve znalostech problematiky byly z velké části vyplněny během let intenzivního studia a výzkumu, které následovaly po druhé etapě zdražování cen ropy (1979 81). Následně však ceny opět spadly (ze 40 amerických dolarů za barel v březnu 1981 na 20 dolarů za barel v lednu 1986, v dubnu 1986 dokonce pod deset dolarů za barel), a tím byla i značná část veřejnosti včetně odborníků opět ukolébána do stavu před první krizí v roce 1973 (BP 2009). Instantní odborníci se přeorientovali na nová témata, např. globální oteplování, globalizaci a fungování ekonomiky založené na využívání mikroprocesorů. PROMARNĚNÉ ŠANCE Část plánů majících za úkol snížit plýtvání energií byla tenkrát zcela (a dodejme, že neomluvitelně) opuštěna. Dobrým příkladem tohoto iracionálního trendu byl osud nařízení o standardizované průměrné spotřebě paliva v amerických automobilech (CAFE). Ač se to může zdát neuvěřitelné, spotřeba běžného amerického auta z počátku sedmdesátých let 20. století byla zhruba stejná jako ve třicátých letech. Technický pokrok přinesl obrovský nárůst účinnosti prakticky v každé oblasti přeměny energie, ať už to byl tranzistor a integrovaný obvod, zářivkové osvětlení, vylepšení dvoutaktního dieselového motoru v lodích, masivní rozšíření tryskových motorů a stacionárních tepelných motorů, nebo třeba inovace rafinace ropy a výroby plastů a hnojiv. Auta vyrobená v Americe počátkem sedmdesátých 12 FAKTA A MÝTY O ENERGETICE

ÚVOD let 20. století však dokázala ujet na galon benzinu pouze třináct mil, přičemž vyplýtvala zhruba 85 % paliva a neměla přitom větší výkon, než auta předválečná. Jezdilo se tedy hluboko pod technickými možnostmi té doby (Sivak a Tsimhoni 2009). V roce 1975 bylo zákonem nařízeno snížit do roku 1985 průměrnou spotřebu automobilů z 13,5 na 27,5 mpg. (Spotřeba se v Americe vyjadřuje počtem mílí ujetých na jeden galon. Protože jedna míle odpovídá zhruba 1,61 kilometrům a jeden galon 4,55 litrům představuje spotřeba 27,5 mpg přibližně 10,27 l/100 km. Pozn. překl.) Do roku 2008 však už nebyla přijata žádná další nařízení (viz obrázek 1-1). Neschopnost přijmout relevantní opatření ke zvýšení účinnosti bylo iracionální a ve svém důsledku nezodpovědné rozhodnutí. Důvodem byly nízké ceny ropy, 2 které dále jen zvyšovaly závislost na dovozu: V roce 1990 dovážela Amerika 47 % surové ropy oproti 37 % v roce 1973. Problémem zde není ani tak domácí energetická soběstačnost, 3 ale především obchodní deficit zapříčiněný dovozem ropy, který oslabuje národní měnu, dlouhodobou bezpečnost země a její strategické postavení. V roce 2007 nakoupily Spojené státy 67 % surové ropy v zahraničí a náklady na dováženou ropu a ropné produkty měly hlavní podíl (36 %) na státním obchodním deficitu činícím přes 800 miliard amerických dolarů. 4 JAK VRÁTIT DEBATU O ENERGETICE ZPÁTKY NA ZEM 13

ÚVOD Problém dále zhoršuje používání zbytečně velkých a většinou velmi nehospodárných vozidel, zejména automobilů typu SUV, pick-upů a dodávek k osobní přepravě. Celkový výkon amerických vozidel do roku 2006 klesl v kategorii dvouosých vozidlech s náhonem na všechna čtyři kola (vyjma osobních vozidel) 5 až na 22 mpg (Sivak a Tsimhoni 2009). Tato hodnota neměla ve své době větší hospodářský dopad, protože ceny energií se držely nízko a byly po celá devadesátá léta 20. století a v prvních letech století 21. relativně neměnné. V té době nebyla otázka zdrojů energie hlavním tématem společenských, sociálních, energetických debat. V roce 1998 klesla průměrná cena za barel surové ropy pod 12 dolarů (v přepočtu 16 dolarů za barel v roce 2008) a akcie ropného průmyslu patřily mezi nejméně výdělečné investice devadesátých let. Pozornost se k dodávkám energie obrátila až v prvních letech nového tisíciletí, kdy ceny ropy opět začaly růst. V druhé polovině roku 2003 se cena za barel pohybovala mezi 25 a 30 dolary a během roku 2004 se přiblížila, a na chvíli dokonce překonala, hranici 40 dolarů. Rostoucí trend pokračoval i v roce 2005 a během prvních osmi měsíců roku 2006 média vysoké ceny hojně komentovala. Ve skutečnosti však k žádnému lámání rekordů nedošlo, uvážíme-li inflaci a nižší energetickou náročnost západních zemí. 6 Do léta roku 2008 tedy takto dvojnásobně upravené ceny ropy zůstaly hluboko pod rekordem z počátku osmdesátých let. V srpnu 2006 přesáhl vážený průměr ceny za veškerou obchodovanou ropu hranici 71 dolarů za barel, poté ceny během jednoho měsíce klesly o 15 % a na konci roku se držely zhruba na 56 dolarech. Během roku 2007 však opět vytrvale rostly. Do listopadu se barel ropy na newyorské burze NYMEX prodával za 100 dolarů (viz obrázek 1-2A) a během první poloviny roku 2008 tato cena vzrostla o polovinu na 147,27 dolarů za barel (hodnota z 11. července). Cena koše OPEC pro těžší druhy ropy s větším podílem síry byla tradičně nižší (viz obrázek 1-2B). 7 Stačily ale pouhé tři týdny po tomto novém rekordu a ceny klesly o více než 20 % na 115 dolarů za barel. Do 12. listopadu klesla cena pod 50 dolarů a rok nato se pohybovala zhruba kolem 75 dolarů. Tento nárůst byl zapříčiněn především klesající hodnotou amerického dolaru. Jakékoli dlouhodobé předpovědi jsou ostatně jako vždy pouhý odhad. Uvážíme-li však vleklou celosvětovou krizi, málokdo očekává, že se ceny ropy vrátí k hodnotám před rokem 2004. Dnešní zájem o energetiku je vyvoláván především třemi silnými faktory, které ani v blízké budoucnosti určitě neztratí na síle. Prvním z nich je hluboce rozšířený názor o brzkém dosažení vrcholu produkce ropy, tzv. ropný zlom; druhým jsou obavy o politickou stabilitu na Blízkém východě, zapřičiněné zejména situací v Íránu, a třetím faktorem jsou obavy o socioekonomické dopady snah o snížení emisí skleníkových plynů (např. reakce na poplatky za vypouštění škodlivých emisí a stanovení stropu pro emise oxidu uhličitého). 14 FAKTA A MÝTY O ENERGETICE

ÚVOD JAK VRÁTIT DEBATU O ENERGETICE ZPÁTKY NA ZEM 15

ÚVOD Není pak divu, že neinformované a někdy doslova dezinformované soudy ohledně budoucnosti ropy nabraly nečekaných obrátek. Těmto analýzám a senzačním odhalením jdou na ruku samozvaní odborníci internetového věku spolu s televizními kanály, které s vděkem vyplňují vysílací čas jakoukoli mluvící hlavou ochotnou sdělit svůj názor. Informační zdroje, prohlášení týkající se energetické problematiky a všelijaké další postřehy nejsou spolehlivé, a jak už se dá v takovýchto případech očekávat, zvyšující se kvantita jde ruku v ruce s klesající kvalitou takovýchto informací. Široká veřejnost stejně jako politici se tak stala obětí podjatých, překroucených nebo vysloveně nepravdivých informací. Je však důležité umět nalézt realistická řešení. Pokud má naše globální civilizace během několika desítek let vložit biliony dolarů ke zlepšení vyhlídek na stabilní existenci celého světa, je třeba, aby se jednalo o racionální a ekonomicky co nejpřijatelnější opatření, která minimálně zatíží životní prostředí. Přes druhořadé alternativy cesta nevede. Věřím, že nejhorší by bylo držet se stávajících problematických, neúčinných a iracionálních praktik, utrácet přitom obrovské sumy peněz a vytvářet tak nové environmentální problémy. Neochota jednotlivců i společnosti upustit od zbytečných přehmatů a jednoznačně prosazovat efektivnější energetickou politiku v současné době bohužel vede k přijímání druhořadých řešení. MÝTY S TUHÝM KOŘÍNKEM Tato kniha chce ukázat, že mýty a polopravdy ohledně energie nejsou nic nového některé nich lze vystopovat až do devatenáctého století. Mým cílem je prozkoumat a demaskovat několik energetických mýtů, kterým se daří zejména v dnešní době. Chci nabídnout realističtější a nezbytně skeptičtější pohled na energetickou problematiku, který je ale v rozporu s dnes tak častými nekritickými předpověďmi do budoucna. Technologické inovace. Obelhávání, iluze a scestné nápady jsou samozřejmě přítomny ve všech oblastech lidského konání. Očekáváme, že tempo technologických inovací bude stále rychlejší, 8 a doufáme, že využíváním tropické biodiverzity si zajistíme obrovské ekonomické zisky. Rovněž vkládáme velké naděje do výzkumu umělé inteligence a věříme, že se nám toto počínání několikanásobně vrátí. Představa nikdy nekončícího technického pokroku má co do činění s tím, co nazývám Mooreovo prokletí, tedy že rychlé a neustálé zlepšování výkonu mikročipů se v dnešním moderním světě techniky stalo normou. 9 Ve skutečnosti jsou ale pokroky ve vývoji mikroprocesorů dost atypickým příkladem, jak budu blíže probírat v 8. kapitole. Intenzivnější průzkum tropické biodiverzity měl zajistit množství nových účinných léčiv, ale nestalo se tak. A naše cesta za umělou inteligencí se pyšní natolik spornými výsledky, že vlastní smysl a úspěchy dlouholetého výzkumu dnes zpochybňují samotní tvůrci tohoto oboru. 10 Zklamané naděje na poli energetiky jsou dobře známé i běžnému pozorovateli, ať už jde o energetickou soběstačnost Spojených států, o které se poprvé hovořilo v roce 1973, nebo představy o komerčním využití supravodivosti pro přenos na transkontinentální vzdálenosti. Ty byly podpořeny objevem kuprátů, které jsou supravodivé již při 30 K, za což Georg Bednorz a Alex Müller obdrželi roku 1987 Nobelu cenu za fyziku. 16 FAKTA A MÝTY O ENERGETICE

ÚVOD O dvě desetiletí později však supravodivost stále není k přenosu elektřiny na dlouhé vzdálenosti využívána. Stejně tak byla zklamána očekávání spojená s rozšířením automobilů a autobusů poháněných palivovými články. Ve skutečnosti se jedná o omezené množství velmi drahých předváděcích kousků (více podrobností naleznete v 1. kapitole). Některé z mýtů, včetně představy, že šetření energií snižuje její celkovou spotřebu, jsou starší více než sto let. Jiné jsou novějšího data, jako třeba tvrzení, že biopaliva získávaná ze zemědělských plodin, jejich zbytků (sláma, stébla) či dřeva mohou ve velké míře nahradit kapalné pohonné hmoty vyráběné z ropy. Některé mýty se stejně jako tonoucí chytají jakéhokoli stébla. Tak například vyznavači špičkových technologií se nás snaží přesvědčit, že tím kýženým milníkem ve vývoji jsou nanotechnologie, které nám mimo jiné zajistí bezztrátový přenos elektrické energie nebo úžasně levnou výrobu elektřiny pomocí fotovoltaické fólie, tenké jako celuloidový pás. Dalším takovým dnešním zaklínadlem je genetické inženýrství, které z ničeho vytvoří bakterie produkující vodík nebo rostliny přeměňující se na bionaftu. Mýty o udržitelnosti. Další skupinou jsou mýty, vytvořené a šířené lidmi, kteří jim skutečně věří a touží změnit svět ke svému obrazu. Mýty o udržitelnosti jsou právě dnes velmi oblíbené, ačkoli tento vícevýznamový termín znamená pro každého něco jiného a v podstatě nemá pevnou definici. Seznam zdrojů energie a způsobů její přeměny, které nám mají zajistit udržitelnou energetiku, je tím pádem velmi dlouhý a paradoxně se na něm vyskytují i fosilní paliva. Ta však určitě nemíní vyklidit pozice, které si držela více než sto let jen proto, že do módy přišla udržitelnost. Dnes už i výrobci elektřiny vzniklé spalováním uhlí tvrdí, že jim jde o udržitelnost jejich podnikání, ačkoli je všem zřejmé, že zdroj samotný nemůže udržitelný být nikdy. Samozřejmě můžete vznést námitku, že udržitelnou může být například samotná těžba uhlí. Ostatně nedávno jsem slyšel jednoho vysoce postaveného pracovníka společnosti těžící kovy prohlásit, že jejich podnikání udržitelné je. V každém případě nyní provozovatelé elektráren kladou silný důraz na minimální vliv provozu na životní prostředí. Výzkumníci se snaží vyvinout uhelné elektrárny, které sekvestrují oxid uhličitý a nevypouští žádné emise oxidu uhličitého. (Mýtus o sekvestraci oxidu uhličitého rozeberu v 5. kapitole.) Některé skromnější technologie chtějí například využít významného světového postavení uhlí a snaží se propagovat různé procesy zplyňování a zkapalňování čistého uhlí. Vláda provincie Alberta v Kanadě spolu s tamními olejáři se chlubí, že místní ropné písky obsahují více ropy, než kdy bylo nalezeno v Saúdské Arábii. Těžba by však byla neúměrně drahá a měla by katastrofální důsledky pro životní prostředí. Saúdská Arábie tvrdí, že má ropu pro několik budoucích generací, ačkoli už více než třicet let nepředložila ověřené údaje o skutečných zásobách ropy. Snílkové a nadšenci se poohlíží po vzdálenějších regionech a naděje vkládají do metan hydrátu, zemního plynu zamrzlého v ledu v oblastech Arktidy nebo pod mořským dnem, jehož zásoby by prý lidstvu vystačily na několik století. Návrat jádra. Zastánci jaderné energetiky připravují půdu pro návrat jádra a zdůrazňují, že štěpení s sebou nenese žádné škodlivé emise oxidu uhličitého (podrobnosti naleznete v 2. kapitole). Dále argumentují tím, že reaktory mají nové a bezpečné konstrukce, a přinášejí propracovanou apologetiku, se kterou se snaží oživit projekt množivých reaktorů, JAK VRÁTIT DEBATU O ENERGETICE ZPÁTKY NA ZEM 17

ÚVOD jejichž experimentální vývoj byl ukončen z důvodů vysokých nákladů a bezpečnostních rizik. Zastánci jaderné energetiky byli ve svých nadějích v posledních padesáti letech opětovně zklamáváni, 11 ale nikdy se nevzdali představ, že díky přílivu dalších 20 či 30 miliard dolarů se z jaderného štěpení během několika příštích desetiletí stane dominantní hráč na energetickém trhu. Tyto naděje jsou momentálně podporovány Mezinárodním termonukleárním experimentálním reaktorem (International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER), který se buduje ve Francii. Obnovitelné zdroje energie. Podporovatelé myšlenky obnovitelných zdrojů energie se v lecčems podobají náboženským sektám, které hlásají spásu, ale v jasně daných intencích jednotlivých denominací. Stejně jako sektáři tedy bojují proti všem jiným zdrojům energie a přísahají, že zrovna ten jejich je ten správný, který vyřeší energetické problémy světa. Nejvěrnější stoupence má zejména v Evropě větrná energie. Ve Spojených státech zase patří mezi nejoblíbenější obnovitelné zdroje bioetanol získávaný ze zemědělských plodin. Vědci se tu pokouší o zázračnou přeměnu rostlinného odpadu na tekuté zlato, nebo přinejmenším na celulózový etanol. (Mýty týkající se biopaliv a větrné energie jsou rozebrány v 6. a 7. kapitole.) Mezi další energetická vyznání patří víra ve fotovoltaiku, tedy přímou přeměnu slunečního světla na elektřinu. Její stoupenci tvrdí, že brzy ovládne celý svět, nejen slunnou Arizonu a Saúdskou Arábii. Němečtí daňoví poplatníci byli jako první donuceni dotovat stavbu solárního parku Bavaria Solarpark, který byl ve své době největším fotovoltaickým projektem na světě. Instalovaný výkon se rovnal 10 MW, špičkový výkon dosahoval 6,3 MW a pokrytá plocha zabírala na třech lokalitách 250 000 metrů čtverečních. 12 To vše v nejméně slunečném regionu Evropy. Takovéto zařízení by v slunné oblasti, jako je na příklad Sicílie či Arizona, vykazovalo pětkrát lepší výsledky. Avšak přeměna solární energie bude na Zemi s proměnlivou atmosférou a pravidelným střídáním dne a noci vždy omezená. Fotovoltaika umístěná do atmosféry jako nějaká obří flotila satelitů, nebo ještě lépe na Měsíci, odkud by elektřina proudila mikrovlnami zpět na Zemi, by byla určitě lepším řešením. Velkého zastánce našla tato lunárně solární energie v Davidu Criswellovi, řediteli Ústavu pro provoz vesmírných systémů na Houstonské univerzitě. 13 A nesmím zapomenout na vyznavače geotermální energie a přívržence menšinových programů přeměny energie, jako je energie z mořských vln, proudů či teplotních rozdílů moře. V případě posledně jmenované technologie by šlo o to vést dlouhé potrubí ze studených vod (s teplotou nižší než 4 C, což je zhruba konstantní teplota oceánských příkopů) pod hladinu teplých, subtropických moří, jejichž denní teplota přesahuje 25 C. Teplotní rozdíl by se pak využil k výrobě elektřiny. 14 Je tu sice jistý problém se základními principy termodynamiky, kde rozdíl v teplotě (ΔT) mezi teplou a studenou vodou (pouhých 20 C) je zanedbatelný v porovnání s teplotním rozdílem ve velké tepelné elektrárně, kde ΔT je vyšší než 500 C. Celková účinnost procesu je tedy tak nízká (zhruba mezi třemi a čtyřmi procenty), že by bylo pravděpodobně více elektřiny spotřebováno na náročné přečerpávání vody na hladinu moře, než kolik bychom jí takto získali. Většina zanícených hlasatelů obnovitelných zdrojů energie však sdílí společnou vizi. Na konci obnovitelné duhy si představují společnost v podstatě zázračnou, čistou, bezuhlíkovou a vodíkovou. Než však k tomuto spasení dojde, budou nám prozatím muset stačit elektromobily a hybridní automobily (více o tomto tématu pojednávám v 1. kapitole), 18 FAKTA A MÝTY O ENERGETICE

ÚVOD kompaktní zářivky spolu s diodami LED, drakonické daně na emise oxidu uhličitého, velkokapacitní sekvestrace oxidu uhličitého nebo stimulace růstu fytoplanktonu a následné ukládání organického oxidu uhličitého na dno moří, díky čemuž pak můžeme produkovat oxid uhličitý dle libosti. Radikálnější řešení. Mnozí nadšenci ale nesdílí víru v tyto prostředky a hlásí se k daleko radikálnějším řešením. Můžeme prý klidně pokračovat v produkování obrovského množství skleníkových plynů, protože s globálním oteplováním nám pomůže geoinženýrství. Geoinženýři by si rádi pohráli s teplotní rovnováhou celé planety teplota troposféry by se prý totiž snížila, kdyby do atmosféry bylo uvolněno velké množství síranů. O něco méně invazivní možnost nabízí rozestavění obřích ovladatelných stínidel, která by ve vesmíru snižovala množství solárního záření dopadajícího na Zemi. Neuvěřitelná sbírka mýtů, nepatřičných nadějí a bludů, taková je tedy dnes situace na poli energetických debat. Cílem této knihy je tyto mýty a polopravdy probrat, dekonstruovat ty nejvíce absurdní a obrátit pozornost k řešením, která vypadají do budoucna jako ta schůdnější. Energetické strategie a technologie jsou ovlivňovány mnoha externími faktory a jen čas ukáže, které z nich jsou natolik životaschopné, aby mohly být úspěšně použity ve velkém. DEKONSTRUKCE MÝTŮ V první části této knihy se chci podívat na trio starých, ale podivuhodně rezistentních mýtů, které dobře ilustrují podstatu mylných představ o energii a energetice. Tyto mýty jsou obzvláště houževnaté, přitahují nesmírnou pozornost a budí falešné naděje. Málokterý mýtus je takovou stálicí, jako mýtus o světě, kde se jezdí elektromobily. Tato představa byla běžná už před rokem 1900. Málokterý mýtus se těší tak velkému zájmu, jako mýtus o elektřině pocházející z jádra, která bude tak levná, že se nevyplatí ji měřit. A nejlepším příkladem zcestných představ o fungování energetiky je iluze o spásné roli alternativních decentralizovaných technologií. Jejich přínos do americké energetické sítě do roku 2000 byl o 90 % nižší než hodnoty, které zastánci tohoto energetického konceptu očekávali na přelomu sedmdesátých a osmdesátých let dvacátého století. Ve druhé části knihy se chci věnovat pěti současným energetickým tématům, která jsou hojně probírána jak v médiích, tak v odborných publikacích. Prvním z témat je ropný zlom a důsledky vyčerpání nalezišť ropy, druhým je sekvestrace oxidu uhličitého vzniklého spalováním fosilních paliv. (Sekvestrace představuje proces zachycení oxidu uhličitého, jeho odstranění ze spalin a spolehlivé dlouhodobé uložení. Pozn. překl.) Třetím je získávání energie z rostlin, kdy se chci zaměřit zejména na neblahou a ekologicky nešetrnou produkci bioetanolu z kukuřice. Rozeberu i mýtus větrné energie, jejíž zastánci by rádi přeměnili americké Velké pláně na elektrárenskou Saúdskou Arábii. V posledním oddíle druhé části se chci podívat na návrhy rychlých a hlubokosáhlých změn ve využívání energie navržených T. Boonem Pickensem, pomocí kterých chce snížit závislost Ameriky na ropě a které dle Ala Gorea mohou zajistit během jediného desetiletí přechod Spojených států na bezuhlíkový způsob výroby elektřiny. JAK VRÁTIT DEBATU O ENERGETICE ZPÁTKY NA ZEM 19

ÚVOD Při dekonstrukci těchto mýtů a mylných představ o energetice používám vědecký přístup a technické myšlení, stejně jako starou dobrou řeč čísel, která je nezbytná, pokud máme pochopit, o jak složitých a zásadních věcech se bavíme. Jsem si vědom, že ne všichni čtenáři této knihy jsou vědci či technici, a snažil jsem se proto psát přístupným jazykem. Kvantitativní vyjádření se omezují na elementární algebru. Pokud si čtenář chce výsledky ověřit či zopakovat, postačí obyčejná kalkulačka s funkcí exponentu pro snadnější zápis velkých čísel. Zkratky jednotek jsou rozepsány v seznamu na začátku knihy. Rozhodl jsem se vynechat několik mýtů, které už rozebírali jiní. Proto se zde nebudu zabývat mýtem o brzkém příchodu vodíkového hospodářství nebo mýtem o elektřině vyráběné jadernou fúzí. Vodík je na rozdíl od zdrojů energie, jako jsou fosilní paliva, vítr či solární záření, které mohou být těženy, zachyceny turbínou nebo fotovoltaickými články, pouze energetický nosič a ve větších množstvích se nevyskytuje ani pod zemí, ani v atmosféře. Je nutné jej nejdřív za pomoci velkého množství energie vyrobit, ať už redukcí metanu, hydrolýzou vody nebo metabolismem bakterií. Důkladnou a bezchybnou kritiku mýtů týkajících se vodíku jako paliva podali ve své studii Olah, Goeppert a Prakash. 15 Nepříliš nadějné vyhlídky na výrobu elektřiny jadernou fúzí pak rozebírá v krátkém článku jeden z veteránů vývoje této technologie, která každý rok odčerpá ze státních dotací miliardy dolarů. 16 S určitou lítostí jsem se také rozhodl nezahrnout do této knihy mýtus o tom, jak šetření energií vede k nižší spotřebě. Nikdo nepochybuje o tom, že je chvályhodné omezit plýtvání a že zvýšit účinnost energetických procesů má jistě smysl, ať už jím jsou menší výdaje nebo vyšší pohodlí. Šetření však v dlouhodobém měřítku nevede k celkově nižší energetické spotřebě. Mýtus o tom, jak nižší energetická účinnost vede k nižší energetické spotřebě, byl velmi dobře vyvrácen autory Rudinem a Herringem a dále v knize Polimeni a kol. 17 Žádná ze současných studií ale nevystihuje lépe podstatu tohoto mýtu než tři věty z dnes již klasického pojednání od Stanleyho Jevonse napsaného před 150 lety: Jde o naprosté zmatení pojmů, pokud si někdo myslí, že úsporným zacházením s energií sníží její spotřebu. Opak je pravdou. Nové způsoby hospodaření s sebou přinesou zvýšení spotřeby podle principu, který lze vysledovat i jinde. Bohužel však tento mýtus žije dál a nabyl povahy téměř univerzální pravdy, kterou její obhájci sveřepě brání před jakoukoli racionální kritikou. 18 Jenže málokteré mýty se dají dementovat nebo alespoň oslabit, neboť uchovávání mýtů a nesprávně chápaná cesta ke spáse jsou stejně jako touha pochopit objektivní realitu a schopnost přijmout nepříjemnou pravdu základními konstantami lidského intelektu. A my si nemůžeme být nikdy jisti, která z nich v daný moment převáží. Přesto doufám, že pro přemýšlivé čtenáře bude dekonstrukce starých i nových mýtů přínosná a že snad historický exkurz do naší neochoty čelit těžké realitě pomůže k racionálnějšímu rozhodování v oblasti energetiky. Knihu pak končím nástinem konkrétních koncepčních kroků a rekapitulací některých základních poučení vyplývajících z mé argumentace. 20 FAKTA A MÝTY O ENERGETICE

PRVNÍ ČÁST - POUČENÍ Z MINULOSTI PRVNÍ ČÁST POUČENÍ Z MINULOSTI Mýty o energii mají úctyhodnou minulost. Galileo Galilei (1564 1642) na svou dobu odvážně dokázal, že Slunce je středem našeho planetárního systému, ale teplo chápal jako pouhý přelud smyslů, výsledek mentálních procesů. Francis Bacon (1561 1626), další vynikající osobnost počátků moderní vědy, z nejasných důvodů zastával názor, že teplo nemůže generovat pohyb a naopak. Baconovi současníci byli zastánci flogistonové teorie. Domnívali se, že flogiston je základní součástí hořlavých látek, jejichž uvolňováním (deflogistikací) během spalování následně vznikají popeloviny. Tento překvapivě houževnatý mýtus zavedl mnoho chemických pokusů do slepé uličky, než od něj bylo nakonec upuštěno. Když se díváme na nedávnou historii, není zas až tak nadnesené říct, že v základu současných energetických koncepcí leží několik mýtů. Mezi nimi jsou představy, že velké ropné společnosti se tajně dohodly a blokují jakoukoli potenciální alternativu ke spalovacímu motoru (třeba tím, že skupují relevantní patenty). Nebo že vyšší energetická účinnost sníží celkovou energetickou spotřebu. Počet významných historických mýtů a mylných představ o energii je až politováníhodně velký, a v první části knihy se proto omezím na dvacáté století. Budu se věnovat zejména třem nejrozšířenějším a nejtrvanlivějším mýtům, které naši společnost úspěšně poblouznily. Mýtus o světě, po kterém se prohánějí elektromobily, vznikl v devadesátých letech devatenáctého století a postupně sílil s masivním rozšířením automobilismu. Druhým mýtem je elektřina z jádra, ražená zejména ve Spojených státech po 2. světové válce, kdy byla země opojená úspěšným vývojem jaderných zbraní během války a hodlala jádro využívat i ke komerčím účelům. Poslední mýtus vypráví o čistém, decentralizovaném vývoji energetických technologií a váže se k velkým změnám v energetické politice započaté v sedmdesátých letech dvacátého století. Naše přemrštěná a často nereflektovaná víra v účinnost technologických inovací je dobře patrná na více než sto let staré představě o nástupu éry elektromobilů. Tato iluze se zrodila na samém konci devatenáctého století, držela se při životě po celé století dvacáté a prokázala významnou obnovu sil v letech nedávných. Jedná se opět o představu, že budoucnost patří elektromobilům, a opět tu máme ujištění o jejich neuvěřitelném výkonu, výhodné ceně a budoucím hromadném rozšíření. Elon Musk, zakladatel zatím poslední americké společnosti na výrobu elektromobilů, prohlásil, že jeho podnik čeká neuvěřitelný úspěch... a mnohamiliardové zisky. 1 Než se však čtenáři nechají tímto nadšením strhnout, měli by si přečíst mou analýzu elektromobilů v 1. kapitole spolu s historií hyperauta Amoryho Lovinse, kterou se zabývám ve 3. kapitole o tzv. alternativní energii. Při volbě druhého tématu jsem v podstatě neměl na výběr, a tak se v 2. kapitole blíže zabývám jedním z nejodvážnějších poválečných mýtů o energetice s památným výrokem, že elektřina pocházející z jádra bude tak levná, že se nevyplatí ji měřit. Kdo by neslyšel tento sebevědomý výrok. Ostatně mnoho lidí jej považuje za esenci arogance JAK VRÁTIT DEBATU O ENERGETICE ZPÁTKY NA ZEM 21