Meradlom efektívnosti energetiky je jej schopnosť získať z minimálnych vstupov (nákladov) maximálny konečný efekt (zisk). Je zrejmé, že na porovnávanie a hodnotenie efektivity možno použiť či už klasické energetické jednotky, ako sú napríklad joule, tak aj jednotky peňažné, napríklad eurá. Energetika a ekonomika k sebe patria a tak možno s (nepríliš veľkým) zveličením povedať, že základnou energetickou jednotkou je práve peňažná jednotka, v našom prípade euro.
Zvyšovanie efektivity v energetike prináša na jednej strane znižovanie spotreby palív so všetkými dôsledkami a na druhej strane zvyšovanie produkcie užitočnej formy energie. Špecialitou energetiky je veľmi obmedzená možnosť akumulácie energie (elektriny a tepla) a z toho plynúca potreba okamžitej rovnováhy výroby a spotreby, takže efektívna energetika znižuje spotrebu zdrojov. O tomto storočí sa niekedy hovorí, že bude storočím efektivity, avšak to nie je dostatočný argument pre efektívnu energetiku. Tým je predovšetkým šetrnosť k zásobám energetických surovín, tradičných, dominantných, vyčerpateľných a takisto najskôr asi konečných.
Ako je to s vyčerpanosťou fosílnych energetických zdrojov
Ešte koncom 80. rokov 20. storočia bolo blížiace sa vyčerpanie svetových zásob fosílnych palív, hlavne ropy a zemného plynu, hlavným a vlastne jediným argumentom pre zvyšovanie efektivity energetiky, racionálne hospodárenie s energiou a rozvoj využívania obnoviteľných zdrojov energie. Táto téma sa však nepravidelne vynárala až od konca 18. storočia. Dnes a ukazuje, že situácia nie je tak kritická. Vyčerpateľnosť zdrojov je predmetom dobre spracovanej štúdie [1], v ktorej sa okrem iného hovorí: „Od roku 1950 sa odhady životnosti zásob ropy nielen neznižujú, ale naopak výrazne rastú a v roku 2000 dosiahli už takmer dvojnásobku úrovne z roku 1950. Okrem toho, medzi rokmi 1980 a 2000 ceny ropy v reálnom vyjadrení poklesli o 35%.“
Limity zásob fosílnych palív nepochybne existujú, sú však našťastie vzdialené. R. L. Bradley [2] napríklad uvádza s odvolaním sa na podkladové materiály IPCC [3], že až do súčasnosti bolo spotrebovaných len o niečo málo viac ako 1 % svetových zásob fosílnych palív a že jedna pätina týchto zásob je pripravená na okamžité použitie.
Podľa štúdie [1] je „v akejkoľvek diskusii o prírodných zdrojoch potrebné pamätať na fakt, že zdroje sú vytvárané ľuďmi a podstatou ich existencie je rast ľudského poznania, ktorý nemá žiadne prirodzené limity… Jediným problémom je to, že zdroje sú vzácne. Ich získavanie nie je bezplatné, je do neho potrebné investovať úsilie a kapitál.“
Globálne otepľovanie alebo zlyhanie zdravého rozumu?
Problematika vyčerpateľnosti zdrojov v posledných rokoch ustupuje do úzadia a strieda ju téma globálneho otepľovania, presnejšie povedané zosilnenie skleníkového efektu na planéte Zem v dôsledku vypúšťania oxidu uhličitého vznikajúceho pri spaľovaní uhlíkatých palív do atmosféry. Tu je však potrebné uviesť, že na vytváraní skleníkového efektu planéty, vďaka ktorému je tu možná súčasná forma života, sa z dvoch tretín podieľa vodná para a z 30 % oxid uhličitý a zvyšok zaisťujú ostatné skleníkové plyny obsiahnuté v ovzduší. Hlavná myšlienka je jednoduchá, vyzerá logicky a je preto ľahko prijateľná. Navyše má všetky znaky katastrofického scenára (a tomu verejnosť rada venuje pozornosť): Fosílne palivá predstavujú zakonzervované zásoby uhlíka z obdobia karbónu. Od začiatku priemyselnej revolúcie sa tieto zásoby intenzívne spaľujú a oxid uhličitý ako produkt dokonalého spaľovania uhlíka sa hromadí v atmosfére a zosilňuje skleníkový efekt, čo vedie ku globálnemu otepľovaniu, k vážnym klimatickým zmenám a nakoniec ku globálnej katastrofe. Ekológovia všetkých krajín sa spojili, presvedčili politikov a teraz sa uvádza v platnosť medzinárodná zmluva, o ktorej autor článku [4] usudzuje, že ak bude „uvedený do života kjótsky protokol, bude to naozaj znamenie civilizačnej katastrofy, nie však pohromy spôsobenej skleníkovými plynmi , ale zlyhanie zdravého ľudského rozumu“.
O tom, ako politici editujú vedecké správy
Samotné koncipovanie myšlienok (skôr informácií), z ktorých vychádza kjótsky protokol, bolo dramatické. Jedna z pravidelne publikovaných vedeckých správ Medzivládneho panelu OSN pre klimatické zmeny (z roku 1995) bola údajne účelovo a bez vedomia autorov upravená podľa politických požiadaviek tak, aby vykreslila problematiku ako oveľa závažnejšiu, než by zodpovedalo skutočnosti. V decembri 1995 povedal britský vedec Keith Shine agentúre Reuters: „Spísali sme pracovnú verziu a politici ju potom riadok po riadku prechádzali a menili jej znenie“. Správa prešla vedeckou oponentúrou, ale v článku uverejnenom v júni 1996 v denníku Wall Street Journal uvádza jeho autor, profesor Frederic Seitz, bývalý prezident americkej Národnej akadémie vied, že „správa nie je tým, za čo sa vydáva – nie je to verzia schválená vedcami uvedenými na titulnej stránke". A dodáva: „Za šesťdesiat rokov som sa nestretol s viac znepokojujúcou korupciou oponentského konania.“ Ukázalo sa, že hlavný editor zo správy vypustil kľúčové oznámenie, podľa ktorého zatiaľ žiadna vedecká štúdia nepodala dôkaz, že za klimatické zmeny môže produkcia skleníkových plynov a nahradil ich formuláciou: „Štúdie naznačujú vplyv ľudských aktivít na globálnu klímu.“ Na základe týchto a ďalších faktov potom autor článku [5] konštatuje, že „dohoda o astronomicky nákladnom obmedzovaní emisií skleníkových plynov je teda založená na podvode“.
Len náhrada dožívajúcich elektrární modernými, s vyššou účinnosťou a s výrazne nižšou produkciou škodlivín, uskutočnená do roku 2030, by si podľa odhadu IEA v európskych krajinách OECD vyžiadala náklady 1,7 triliónu EUR (51•1012 Kč).
Je zarážajúce až znepokojivé, že na zverejnený nesúhlas so závažnosťou zvyšovania obsahu oxidu uhličitého v ovzduší reagujú takmer výhradne (a veľmi pobúrene) politici. Odborníci obvykle mlčia. Na české vydanie knihy [2] napríklad reagoval senátor Moldan, tieňový minister životného prostredia, vyjadrením [6], že „…raritou sú stále české pochybnosti o vierohodnosti varovania vedcov pred klimatickou zmenou. Zatiaľ čo inde sa vecne diskutuje o tom, ako najzávažnejšej ekologickej hrozbe čeliť, v Česku prácne vyhľadávame ojedinelých odborných spochybňovačov a prikladáme im takmer väčšiu váhu ako tisíchlavým klimatickým panelom“. Ako človek zodpovedný za toto české vydanie musím povedať, že som pôvodnú publikáciu prácne nevyhľadával, ale informáciu o nej som našiel v bežnom odbornom časopise, a že jej odbornú kvalitu zaručuje okrem iného prestíž inštitúcie, ktorá ju vydala (Institut of Economic Affairs, Londýn) . A najmä by som bol veľmi nerád obmedzovaný v práve zverejňovať iný ako oficiálny názor.
Efektivita a možnosti obnoviteľných zdrojov
Jediným pozoruhodným prínosom celosvetovej akcie „globálne otepľovanie“ je záujem o zvyšovanie efektivity energetiky, čo je však prínos veľmi významný. Snaha o znižovanie produkcie oxidu uhličitého z energetických zariadení však tiež pozoruhodne posilňuje postavenie zemného plynu v energetickom „mixe“. Podľa prognózy zverejnenej v roku 2004 Medzinárodnou energetickou agentúrou (IEA: World Energy Outlook 2004) sa jeho podiel na produkcii elektriny a tepla v krajinách EU zvýši z 15 % v roku 2002 na 35 % v roku 2030.
Je prirodzené, že na usilovne šírenú poplašnú správu o človekom spôsobenom globálnom otepľovaní bude spoločnosť reagovať. Závery sú jednoznačné: Je potrebné nájsť nové zdroje energie, také, ktoré neprodukujú oxid uhličitý. K nim patria najmä verejnosťou odmietané jadrové zdroje a naopak veľmi obľúbené obnoviteľné zdroje. V súčasnej dobe je vo svete prevádzkovaných 441 jadrových reaktorov s celkovým inštalovaným výkonom cca 367 GW, 25 reaktorov je vo výstavbe a v štádiu pokročilých príprav je ďalších 37 reaktorov. Zdá sa, že ústup od jadrovej energetiky je minulosťou. Intenzívny záujem o rozvoj využívania obnoviteľných zdrojov energie priniesol nové výskumné témy, zaujímavé a perspektívne.
Požiadavka využívať všetky dostupné zdroje energie je plne oprávnená, ale rozumie sa ňou využívaniu všetkých zdrojov v konkurenčnom prostredí. V tom je prvý kameň úrazu. V súčasných podmienkach tieto zdroje nemôžu konkurovať cenou a ich rozvoj preto vyžaduje dotácie (štátnu podporu). Otázkou je na ako dlho. Logické je podporiť novú technológiu, ktorá potom bude sama životaschopná. Tak tomu ale v tomto prípade nie je a potenciálni investori právom požadujú dlhodobú garanciu štátnej pomoci. Je možné odhadnúť, na koľko takáto pomoc príde. Desaťpercentný podiel obnoviteľných zdrojov na výrobe elektriny by pri súčasných podmienkach vyžadoval ročne dotácie vo výške asi 613 miliónov Eur. Zatiaľ je však tento podiel veľmi malý a podobné úvahy nikoho nepália.
Druhý kameň úrazu predstavujú reálne možnosti obnoviteľných zdrojov. Technicky vzdelaný záujemca o túto problematiku má k dispozícii dostatok informácii, aby si vypočítal možné prínosy. Lenže technici počítajú a mlčia, zatiaľ, čo politici hovoria a nepočítajú. Takže uveďme aspoň pár čísiel (dáta budú udávané z ČR kde sa spravili uvedené výpočty): V minulom roku vyrobili výrobne ČEZ 14,2 MWr (používam jednotku MWr, pretože je veľmi názorná, predstavuje výkon 1MW dodávaný po dobu jedného roka) elektriny z biomasy, čo je zhruba 0,22 % celkovej produkcie elektriny v ČR. Klasická elektráreň s parným cyklom o výkone 1 MW, ktorá by spaľovala energetické plodiny, by pre vypestovanie paliva potrebovala asi 600 ha pôdy. Podľa prognózy Medzinárodnej energetickej agentúry [7] vzrastie v krajinách EU výroba elektriny z obnoviteľných zdrojov (bez vodných elektrární) z 11,4 GWr v roku 2002 na 83,96 GWr v roku 2030, čo predstavuje zvýšenie podielu na celkovej produkcii elektriny z 3 % na 18 %. Na tomto náraste sa bude podieľať predovšetkým biomasa (zvýšenie z 6,6 GWr na 22,1 GWr) a vietor (zvýšenie z 4,1 GWr na 54,7 GWr). To je veľmi optimistická predpoveď a jej splnenie bude vyžadovať veľké úsilie, intenzívny výskum a vývoj a značné investície. A stále zreteľnejšie sa ukazuje, že ďalší vývoj bude vyžadovať rozvoj decentralizovaných zdrojov - nie ako konkurencia centrálnych zdrojov, ale ako ich doplnenie. Prirodzeným dôsledkom potom bude výrazný rast ceny elektriny z centrálnych zdrojov, zabezpečujúcich istotu dodávok.
K zvýšeniu efektivity energetického systému je možné prispieť na strane výroby, prenosu aj konečnej spotreby. Veľa sa dnes zdôrazňuje význam kogeneračnej výroby. Jej veľkou prednosťou je nesporne vysoká účinnosť transformácie energie paliva. Kľúčovým kritériom však je možnosť využitia tepla. Jeho spotreba sa mení v priebehu dňa a roka a je závislá od druhu lokality aj od klimatických podmienok. Medzinárodné porovnania ukazujú, že podmienky pre rozvoj kogenerácie sú znateľne horšie v krajinách s rozvinutými systémami centrálneho zásobovania teplom a že významnú úlohu zohráva aj geografická poloha. Rozhodne nájdeme lepšie podmienky pre rozvoj kogenerácie vo Fínsku, kde je priemerná ročná teplota 0,37 °C, než v Portugalsku, kde je priemerná ročná teplota 11,89 °C.
Podstatné rozdiely v podmienkach rozvoja kogenerácie v „starých“ a „nových“ krajinách EÚ ukázal seminár DG-JRC Integration Workshop on Cogeneration, konaný vlani v novembri v JRC Petten (v Holandsku). Na rokovaní sa zúčastnili predstavitelia európskych energetických inštitúcií a zástupcovia nových členských krajín EÚ a pri diskusiách si niekedy najskôr museli objasniť základné pojmy. Systémy centrálneho zásobovania teplom (CZT), bežné vo väčšine nových členských krajín, len ťažko nájdu náprotivok v krajinách „európskej pätnástky“, kde je cena tepla v našom poňatí v podstate neznámym pojmom. Rozdiely sú tiež v používaných palivách a technológiách a tiež v názoroch na význam decentralizácie zdrojov. Na vykurovaní bytov sa v krajinách „pätnástky“ podieľajú systémy CZT 7 %, zatiaľ čo priemer v nových členských krajinách je 38 %. Dominantným zdrojom tepla je v „starých“ krajinách EÚ kogenerácia (predstavuje zhruba 70 % podiel), zatiaľ čo v „nových“ členských krajinách prevláda centrálne zásobovanie teplom z teplární (asi 52 %). Tieto a podobné porovnania však nemusia byť vždy spoľahlivé v dôsledku niekedy odlišných metodík hodnotenia.
Súčasná realita vodíkovej energetiky
Často sa v názoroch na riešenie energetických problémov zamieňa realita s technickou víziou. Prinášajú napríklad ojedinelé informácie o nastupujúcom veku vodíkovej energetiky, hlavne v súvislosti s palivovými článkami (a mnohí sa dokonca domnievajú, že palivové články sú obnoviteľným zdrojom energie). Skutočnosť je taká, že výskum a vývoj palivových článkov pre pozemské účely začal v 90. rokoch 20. storočia a trvá dodnes. Vlastne jediného komerčného úspechu dosiahla firma UTC Fuel Cells. Je ním kogeneračná jednotka PC 25 o výkone 250 kW, avšak jej jednotková cena je 4 250 USD/kW (pre porovnanie uveďme, že u moderných uhlových blokov je to 1200 USD/kW a u plynových 900 USD/kW) a životnosť 40 000 h. V Spojených štátoch sa s podporou US DOE uskutočňuje desaťročný program výskumu a vývoja palivových článkov Ultra Low Cost SOFC. Celkové náklady sú okolo 500 mil. USD a výsledkom by mali byť palivové články s jednotkovou cenou do 400 USD/kW. Predpokladá sa výroba vodíku konverziou zemného plynu a prevládajú výkony v jednotkách až desiatkach kilowattov.
Ročná svetová výroba vodíku bola v roku 2002 zhruba 500 mld. m3, z toho v krajinách EU 47 mld. m3 a v ČR necelá 1 mld. m3. Na výrobe sa najviac podieľal zemný plyn (48 %), ďalej ropa (30 %) a uhlie (18 %), zvyšné 4 % vodíku boli vyrobené elektrolýzou vody. Ak nemá byť vodíková energetika závislá na fosílnych palivách, je riešením iba elektrolýza s využitím elektriny z obnoviteľných alebo jadrových zdrojov. V prípade jadrového zdroja je možné očakávať celkovú účinnosť výroby v rozpätí 24 až 36% a je potrebné počítať s jednotkovými investičnými nákladmi 25 000 až 30 000 Kč/kW (1 000 – 1 250 Eur).
Záver
Je zrejmé, že na zvyšovanie efektivity v energetike neexistuje jednoduchý a jednoznačný návod. Isté je, že cena energie zatiaľ dostatočne nemotivuje k úsporám a znižovaniu jej spotreby a že systém dotácií a rôzne kampane zdravému vývoju príliš neprispievajú. Vážnym problémom je rastúca závislosť európskych krajín od dovozu a v tejto súvislosti je dobrou správou, že SR má stále bohaté zdroje energetických surovín. Laické nadšenie z obnoviteľných zdrojov postupne prejde v rozčarovanie, ktoré bude tým väčšie, čím väčšie budú neuvážené sľuby. Potom bude nevyhnutné začať energetickú problematiku posudzovať racionálne a zodpovedne a to na strane zdrojov ako aj na strane spotreby a s uplatnením moderných a efektívnych technológií. Iba rast efektivity môže zmierniť rast ceny energie.
Literatúra a zdroje:
[1] HAMPL, M.: Vyčerpatelnost zdrojů - dobře prodejný mýtus, CEP, Praha 2004.
[2] BRADLEY, R. L.: Climat Alarmism Reconsidered, české vydání Kritika klimatického alarmismu, VŠB-TU Ostrava - VEC, Ostrava 2004.
[3] IPCC, Climat Change 2001: Mitigation. Cambridge University Press, Cambridge 2001
[4] NOVÁK, J.: Lidové noviny, 9. 2. 2005
[5] BREZINA, I.: Jak se manipulovalo kjóto, Lidové noviny, 22. 2. 2005
[6] MOLDAN, B.: EURO, č. 7/2005
[7] IEA: World Energy Outlook 2004
1) Prof. Ing. Pavel Noskievič, CSc., ředitel Výzkumného energetického centra VŠB-TU v Ostravě.
2) Tento článok už vyšiel v časopise Energetika č. 8-9/2005, je uvedený v úplnom znení a so súhlasom autora s redakčnými mezititulkami.
