Energetická zamyšlení 36: Energetická revoluce

Že je ekonomická vyspělost úzce svázaná s energetickou náročností je známá věc. S rostoucí ekonomickou vyspělostí rostou navzdory technickému rozvoji a inovacím, usilujících o snižování energetické náročnosti, současně také energetické potřeby a spotřeba energie. Poprvé na to upozornil v roce 1865 anglický ekonom W.S.Jevons: „Jde o naprosté zmatení pojmů, pokud si někdo myslí, že úsporným nakládáním s energií sníží její spotřebu. Opak je pravdou.“
Technický pokrok prostě zvyšuje energetickou náročnost, což je cena za poskytovaný uživatelský komfort a zvyšování energetické efektivity s tím toho příliš nenadělá. Výrobci osobních automobilů se chlubí úspornými motory, ale současně úspěšně nabízí stále těžší a výkonnější vozidla, která díky uživatelskému komfortu ujedou ročně vyšší rychlostí podstatně více kilometrů. Tepelná izolace budov snižuje ztráty tepla, ale současně roste obytná plocha bytů stále více přetápěných v zimě a klimatizovaných v létě.
Roste energetická náročnost výroby běžně používaných materiálů a výrobků. Potřeba energie na ručně řezané dřevo a lomový kámen nepřevyšuje 1 MJ.kg-1. Výroba speciálních druhů oceli spotřebovává 50 MJ.kg-1, většina plastů 100 MJ.kg-1, výroba hliníku cca 200 MJ.kg-1 a ještě nákladnější jsou kompozitní materiály a například polovodiče spotřebují více než 1 GJ.kg-1. Energetická potřeba na výstavbu ručně budovaného dřevěného domu představuje 10 MJ.kg-1, pro moderní automobil je to kolem 100 MJ.kg-1 a výroba letadel, nebo počítačů spotřebovává nejméně 300 MJ.kg-1.
A rostoucí populace obyvatel rozvíjejících se zemí si přirozeně přeje ten uživatelský komfort, ten energetický blahobyt, který si užíváme a s nímž jsou seznamováni prostřednictvím televize a internetu, vychutnat taky, usilovně se snaží a v průběhu příští generace to podle odhadů povede k navýšení globální spotřeby energie o 25 až 30%.
Růst spotřeby energie je přírodní zákon, který žádný parlament, komise, či výbor nemůže zneplatnit. Ke konci 19. století byla v průmyslové Anglii roční spotřeba energie na obyvatele cca 100 GJ a pocházela převážně z uhlí. O století později to bylo ve vyspělých evropských zemích 170 GJ a vedle uhlí se používala ropa a zemní plyn. Na počátku 21. století to bylo v nejvyspělejších zemích již přes 300 GJ a v nabídce zdrojů měla své pevné místo také jaderná energetika. Za necelých tři sta let se spotřeba energie více než ztrojnásobila a bylo to vyvoláno mohutným průmyslovým rozvojem, který, aniž by k tomu byl tlačen výzkumnými granty, dbal na snižování energetické náročnosti výroby a na zvyšování účinnosti transformace energie, která se tak od roku 1900 zvýšila zhruba trojnásobně. Prostě se to vyplatilo. Exponenciálně rostoucí spotřeba energie vyvolává otázky o životnosti zásob energetických surovin a zákonitě vede k úvahám o energetické budoucnosti. Zájem se logicky a zodpovědně také soustřeďuje na dosud málo využívané, tzv. netradiční zdroje, jejichž kapacita na první pohled vypadá jako nevyčerpatelná a obrovská. Energie slunečního záření dopadajícího na Zemi je přinejmenším o čtyři řády vyšší, než světová produkce energie, která
dnes činí cca 14 TW. Tento tok nabízí k využití energetickou hustotu v řádu stovek W.m-2 (globální průměr je zhruba 170 W.m-2) a případné zvýšení účinnosti transformace technickou inovací může přinést navíc pouze desítky W.m-2. Energetická hustota toku ostatních obnovitelných zdrojů je o tři řády nižší, než energetické toky, využívané v současnosti. (Slunce je primární zdroj energie planety!) Solární energetika je z principu fixována na konkrétní místo na zemském povrchu a poskytovaný výkon je rovněž z principu náhodný, stochastický a to je její největší slabina, neboť se očekává, že bude schopna dodávat elektřinu do vyspělého systému, vyžadujícího výkonově stálou a spolehlivou dodávku podle potřeb moderní průmyslové, komerční a občanské infrastruktury.
Optimisticky nadsazené odhady hovoří o maximálně využitelném potenciálu větru 10 TW, mořských vln 5 TW, hydroelektráren 2 TW a 1 TW přidělují ostatním zdrojům. Uvedená čísla představují maxima možného a skutečné ekonomicky a environmentálně realizovatelné přínosy budou pouze jejich zlomkem. Jediným dalším přírodním zdrojem, jehož celková kapacita převyšuje globální spotřebu, je biomasa, jejíž potenciál je téměř pětkrát větší. Jenže až 40 % biomasy slouží jako zdroj potravy a krmiva, včetně dalších účelů a současně je nezbytná při recyklaci organické hmoty v půdě. Zvyšování podílu biomasy pro energetické účely může proto nenapravitelně ohrozit ekosystém planety. Využívání obnovitelných zdrojů, byť efektivnější, proto neumožní ukončit éru karbonské energetiky. Důvody jsou zřejmé. Reálné možnosti všech obnovitelných zdrojů dohromady jsou menší, než současná spotřeba a žádný z nich není schopen zajistit spolehlivou a stálou dodávku výkonu podle aktuálních potřeb.
Ekonomickou vyspělost zemí lze poměrně spolehlivě hodnotit podle spotřeby energie, připadající na jednoho obyvatele. Tento fakt je často používán jako argument, prokazující energetickou bezohlednost vyspělých zemí. Ano, jednotlivé regiony a země se skutečně historicky nevyvíjely ani současně, ani stejným tempem a dokonce ani stejným směrem, současně však historie nenabízí ani příliš příkladů ohleduplného chování rozvíjející se (tj. posilující se) země ke svým sousedům. Všichni se chtějí mít lépe, tak prostě funguje svět. A tak je na počátku 21. století v nejchudších (a nejlidnatějších) oblastech světa spotřeba energie 0,5 GJ na obyvatele, zatímco v těch nejvyspělejších zemích je to až 330 GJ. Vyšší míra spotřeby energie nepřináší jen lepší materiální zabezpečení, ale také obecně lepší životní podmínky obyvatel, neboť kupříkladu snižuje dětskou úmrtnost, prodlužuje průměrnou délku života, anebo měřeno moderními agregátními parametry zvyšuje hodnotu Indexu lidského rozvoje a vytváří podmínky pro posilování politické svobody. Závislost všech uvedených parametrů na individuální spotřebě energie má výrazně hyperbolický charakter a ve všech případech se charakter křivky strmě mění při hodnotách zhruba 50 - 60 GJ na obyvatele, což je považováno za hranici, umožňující uspokojivé životní podmínky. Studie, zabývající se těmito otázkami se shodují v názoru, že pro zabezpečení dobré kvality života v současné bohaté západní společnosti je dostačující energetická potřeba zhruba 110 GJ na obyvatele a že se její navyšování z pohledu uvedených parametrů dále příliš významně neprojevuje.
Nejvyšší individuální spotřebu energie mají Spojené státy a Kanada, cca 330 GJ na obyvatele, zhruba poloviční, 170 GJ pak vyspělé evropské země a Japonsko a světový průměr je 65 GJ. V těchto číslech je založeno na budoucí střety, je v nich však také obsažena jistota dalšího rozvoje, protože svět nemůže být šedivý už jen proto, aby se rozvíjel. A protože nežijeme v růžovém sadu, ale spíše v džungli, bude energetika ve smyslu zajišťování a uspokojování energetických potřeb společnosti vyžadovat narůstající pozornost.
Shrnutí předchozího je prosté: (1) Ekonomický rozvoj zvyšuje spotřebu energie a individuální spotřeba je spolehlivým měřítkem životní úrovně. (2) Očekávaný vývoj populace spolu s technickým rozvojem bude posilovat „hlad po energii“, který už ani v současnosti nelze globálně uspokojit využíváním netradičních zdrojů. (3) Konec karbonské ekonomiky není reálným řešením současných globálních energetických problémů.
Obyvatelé země Mitannu byli malé postavy a jejich ženy byly krásné a půvabné a jejich děti byly jako loutky. …Starali se především o jídlo, které jedli a které připravovali rozličnými podivnými způsoby, a trávili svůj čas zkoušením nových rouch a střevíců se zahnutou špičkou a vysokých klobouků a pečlivě vybírali své šperky… Avšak mé srdce bylo těžké, když jsem na ně hleděl a byla-li pravda, co povídali o zemi Chatti, pak jejich vlastní země byla ztracena. (Mika Waltari: Egypťan Sinuhet)