O té prokleté fotovoltaice

Na tohle téma už toho bylo napsáno moc. Bohužel většinou lidmi, kteří o tom nic nebo skoro nic nevědí  nebo jsou zaslepení vlastním světonázorem. Tak jsem se tomu problému zkusil podívat na zoubek.

Tento text věnuji panu Slavomíru Benešovi, jehož komentář k mému minulému blogu si tady dovolím citovat:

Avšak fotovoltaika je podle mého názoru hloupost. Byl bych jejím vášnivým zastáncem, kdyby ulevovala životnímu prostředí, avšak nade všemi faktory ční její nespolehlivost - slunce nesvítí vždy, takže beztak musíme mít připraveny záložní zdroje výroby elektřiny pro případ, že svítit nebude, a udržování těch zdrojů v pohotovosti klade na životní prostředí i na naše peněženky v podstatě stejné nároky jako vlastní výroba. Takže co se tím ušetří?

Takže dnes to bude o fotovoltaice.

Fotovoltaika jako zdroj energie

Fotovoltaické panely jsou jako zdroj elektrické energie zajímavé z několika důvodů. Hodí se pro odloučené lokality bez připojení do elektrické sítě (ostrovní systémy) - vrtné plošiny, horské samoty, vesmírné družice, apod. Nemají komín, ze kterého se kouří. Nepracují s ničím radioaktivním, a tudíž neděsí lidi. Dá se spolehnout na to, že příštích pár miliard let nedojde zdroj energie. Mohlo by se tedy zdát, že to je ideální zdroj elektřiny pro svět nebo alespoň tu jeho část, kde svítí dost sluníčka. Ale, jsou tady nějaká "ale".

Hlavním problémem výroby elektřiny ze Slunce a větru je to, že tyto přírodní jevy se nehodlají podřizovat centrálnímu plánování. Slunce si svítí, jak chce, vítr si fouká, jak chce. Takže dnes jsou FV zdroje takové divné, protože stejně musíte mít po ruce nějakou operativní zálohu pro případ špatného počasí a elektrárny na noc a zimní měsíce. Díky tomu spousta lidí, včetně energetiků profesionálů, odsuzuje FV zdroje jako slepou větev vývoje a zelenou fantasmagorii.

Dalším rozšířeným názorem je, že výroba FV panelů je tak energeticky náročná, že potom ani nevyrobí dost energie, aby se to vyrovnalo.

Jako poctivý vědátor jsem tedy sedl k počítači a začal jsem se pídit po nějakých číslech a tvrdých datech.

Elektřinu máme na skladě

Skladování elektřiny je problém, velký problém. Když na takový problém narazíte, máte několik možností. Můžete říct, že to je PROBLÉM, a že tudy to nepůjde. Můžete říct, že to je problém, a že potřebujete nějaký ten peníz, abyste ho mohli zkoumat ze všech stran a úhlů, pak sepíšete monografii, kterou třeba bude potom i někdo citovat. Nebo můžete do toho vlítnout po hlavě, s vervou a s ambicí problém vyřešit a změnit svět (nebo si taky nabít hubu). Na tohle jsou experti Amerikáni, ale ti nemají tu správnou motivaci, přece jenom mají ještě pořád spoustu vlastních zásob ropy, uhlí, uranu, břidličného plynu a letadlových lodí. Naštěstí se našli jiní „blázni“ – Němčouři.

Oni jsou takoví energetičtí chudáci, ropu nemají, uran nemají, zemní plyn nemají, uhlí mají, ale to jim smrdí. Navíc se před nějakými 50 lety zbláznili do ochrany životního prostředí. A asi už je nebaví lézt do zadnice všem těm poháněčům velbloudů a ožralům z východu. Takže to rozjeli na plné pecky. Oni totiž mají i svoje přednosti, jsou bohatá země, mají silnou průmyslovou základnu – jsou mistři na chemickou výrobu, strojírenství a elektrotechniku, mají pravděpodobně nejlepší technické vysoké školství na světě a jsou "pünktlich". Navíc se (nejen) jim povedlo přehnat to s dotacemi na instalaci FV a větrných zdrojů, takže jich teď mají mraky a odpovídající potíže s nimi.

A už se z hlavy klubou řešení. Budu je vyjmenovávat postupně.

1) Přečerpávací elektrárny

V Česku a v Jeseníkách zvláště jsme pyšní na PVE Dlouhé Stráně. Takových přečerpávacích elektráren mají dneska už Němci v Alpách kolem 20 a další se staví. Akorát, že Alpy jsou moc daleko od pobřeží Severního moře a přenosová síť dostává pěkný záhul a volné kapacity na výstavbu dalších PVE se brzo vyčerpají a stejně to nebude stačit.

2) Zásobníky na stlačený vzduch

Tohle je takové krásné využití technologií, které se používají jinde – kompresor a turbína. Problém je ovšem s tím, kam ten stlačený vzduch strčit. Na to jsou ideální třeba jeskynní systémy, opuštěné doly nebo vytěžená ložiska zemního plynu. Tenhle postup je dost populární v USA. Němci už většinu těchhle kapacit využili na skladování zemního plynu.

3) Baterie

Tak tohle je ta pravá výzva pro materiálové inženýry. Vymyslet baterie, které budou levné, budou mít vysokou kapacitu na jednotku hmotnosti, budou mít dlouhou životnost, půjdou rychle nabíjet a vybíjet a obejdou se bez drahých strategických surovin. V tomhle výzkumu teď lítají mraky peněz. Protože takovéhle baterky se hodí i do všech možných smartphonů, tabletů, notebooků a elektromobilů. Na rozdíl od všech ostatních řešení, se tohle hodí ne jako centrální zdroj, ale jako doplněk k FV panelům, které si dáte na střechu a elektřinu spotřebujete u sebe doma. Slibné jsou nanotechnologie, které dokáží při použití stejných materiálů zvýšit kapacitu baterií až o řád a odstranit či potlačit také ostatní problémy.

Každopádně lze do 5 let čekat baterie do elektromobilů, které jim umožní stejný dojezd, jako mají dnes auta na benzín nebo naftu, velikostně na tom budou asi jako rezerva vzadu v kufru, s životností 5 a více let, rychlým nabíjením a za cenu kolem 1000 – 1500 EUR. Už dnes na tom dělají technologické firmy v USA, Německu, Japonsku a určitě i jinde. Dělají to jako vývoj pro soukromé investory, nemyslím si, že to je nějaký podfuk.

4) Methan

Tohle je podobná finta, jako byl stlačený vzduch. Stačí "jen" pospojovat několik technologií, které už se dávno používají – elektrolýzu, katalytickou reakci vodíku s CO₂ a celé plynárenství. Takhle dáte dohromady aparaturu, která z vody, CO₂ a přebytečné energie vytvoří energetickou surovinu – methan (97% zemního plynu). Na tuhle surovinu existují už dnes rozsáhlé a dobře propracované přenosové sítě a skladovací kapacity (v ČR třeba na 2 měsíce špičkové spotřeby). A elektřinu lze vyrábět zpět lehce, na to jsou k dispozici různá zařízení, od mikroturbín, přes kogenerační jednotky a plynové motory, po mega elektrárny a teplárny.

Ve Stuttgartu už mají jednu takovou jednotku v provozu. Deklarují účinnost zařízení 55% a věří, že do roku 2020 dosáhnou 80%. V plánu je rozsáhlá výstavba P2G (Power to Gas) zařízení u větrných farem u pobřeží Severního moře.

O peníze jde až v první řadě

Kolik to ty Němce stojí? Německá vláda dává ročně na tenhle výzkum asi 1,5 mld. EUR a přibližně stejnou částku spolkne rozvoj a modernizace rozvodných sítí. Soukromé podniky do toho investují ve velkém taky. Na první pohled je to obrovská částka, na pohled druhý je to jen 0,5+0,5% státního rozpočtu. Takže i kdyby se ukázalo, že celý tenhle výzkum je slepá ulička, tak to Německo ekonomicky nezničí, ba řekl bych, že to skoro ani nepozná.

Případný úspěch potvrdí Německo jako světového technologického lídra a celý svět bude kupovat od nich a všechny investice se bohatě zaplatí. A změní to svět.

Vedlejší efekty fotovoltaiky

Energetici mají jeden oblíbený koeficient. Jmenuje se EROEI (Energy returned on energy invested) a říká, kolik dostanete za "investovanou" jednotku energie. Charles Hall spočítal, že aktuálně je pro chod civilizace nutný energetický mix s EROEI 5 a výše. Fotovoltaika je dnes ve střední Evropě s EROEI právě někde kolem 5 (v pouštích to ale může být 15 i více). Má ale potenciál jít s tímhle číslem nahoru - díky zvyšování účinnosti, prodlužování životnosti, snižování množství křemíku (energeticky náročná výroba) v panelech nebo jeho nahrazení jinými materiály. Stačí pokořit EROEI = 10 a už jste na úrovni lehkovodních jaderných reaktorů, zemního plynu a netradičních ložisek ropy. Těžší to bude s překonáním EROEI pro uhlí (20-30), konvenční ložiska ropy (30), vítr u Severního moře (25-35) a pro vodní energii (50-100).

Ekonom Pavel Kohout, člen NERV, přišel (v knize Cílek V. (ed.): Tři svíce za budoucnost) s názorem, že jedním z hlavních cílů "západu" by měla být likvidace moci kartelu OPEC, třeba (nemusí být úplné) nahrazením ropy a zemního plynu od "Arabů, Rusů a bláznivých diktátorů" jinými zdroji energie. Tím se jednak zavřou penězovody k "nepřátelům" a taky se nebude třeba kvůli vlastním energetickým potřebám angažovat po světě, lézt do zadku kdejakému hnusákovi a ty "nepřátele" si vyrábět. Jednoduchá cesta vede přes alternativní zdroje energie.

Mít fotovoltaiku na vlastní střeše se může velmi vyplatit, kdyby došlo k nějakému pořádnému blackoutu. Taková decentralizace energetiky rozhodně prospěje energetické bezpečnosti. Zničit tohle není tak jednoduché jako třeba zničení JE Temelín nebo shodit přenosovou soustavu.

Hlavně k tomu nepouštět politiky a jiné zlatokopy

Pokud chcete jakoukoli technologii zdiskreditovat, stačí, když jí zařídíte masivní politickou podporu. Čeští politici, stejně jako ti evropští či světoví, mají úžasnou schopnost provádět ideově správná rozhodnutí tak strašně špatným způsobem, že nakonec nadělají více škody než užitku. Často je možné za průsery cítit mocný vliv podnikavců, kteří na dané věci hodlají lehce bohatnout. A kde jinde jsou v oběhu mraky peněz než v energetice? Snad jen v bankách, ale to už je jiný příběh.