Obnovitelné zdroje energie neexistují!

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. To však není pravda. Do výroby elektrické energie musíme započíst celý životní cyklus (LCA) zdroje od výstavby po jeho likvidaci a zde narážíme na neobnovitelnost částí zdrojů a surovin potřebných na výstavbu zdrojů. Článek navazuje na přecházející článek o Betonové lobby.

Pozn. Teoreticky by mohl být každý zdroj obnovitelný, protože během následujících miliónů let se pravděpodobně vytvoří nová naleziště uhlí, ropy či plynu. V dalším textu ale toto dlouhé období zanedbám a budu hovořit v řádech nejbližších staletí a tisíciletí.

Na stavbu každého zdroje energie se spotřebuje určité množství surovin (kovy, beton, plasty) a velké množství energie. Jednak elektrické energie, kterou může zdroj později opět dodat do sítě, ale i neobnovitelných zdrojů - uhlí - koks (výroba oceli), ropné produkty - benzín či nafta, která se spotřebuje při stavbě zdrojů (dopravě), deriváty ropných produktů pro výrobu plastů, barev, vápenec, písek (beton), atd. Vzniká též velké množství odpadů při výrobě a těžbě těchto surovin. Řada z nich je nerecyklovatelná a končí na skládkách, haldy hlušiny po těžbě uhlí, atd. Při průmyslové výrobě se uvolňuje nezadbatelné množství skleníkových plynů, ale i oxidů dusíky či síry.

Kdybychom teoreticky pokryli naši veškerou spotřebu větrnými elektrárnami s životností 20 let, každý rok bychom museli recyklovat asi 1 600 000 tun betonu! A podobné množství vyrobit, protože beton se rozhodně nedá 100 % recyklovat. Stejně tak bychom se museli skládkováním (či spálením) zbavovat množství PVC, gumy, sklolaminátu. S recyklací železa, oceli, hliníku, mědi, olova a dalších kovů je to již lepší, ale i přesto se počítá s recyklací jen asi 90 %. V případě mědi a její 90 % recyklace to znamená spotřebu mědi asi 500 tun/rok, železa a oceli 6500 tun/rok. Vzhledem k tomu, že měděné rudy mají asi 1 % obsah mědi, je nutné vytěžit 50 000 tun rudy každý rok. Pokud bychom uvažovali o "trvale udržitelném rozvoji" po dobu 1000 let, museli bychom na tento "rozvoj" a "obnovu zdrojů" vytěžit asi 50 miliónů tun měděné rudy, a to jenom pro Českou republiku! Hodnoty pro železné rudy, vápenec a další prvky by byly ještě mnohem vyšší.

Podobné hodnoty bychom si mohli vypočítat i pro jiné obnovitelné zdroje - solární elektrárny (Fotovoltaické články), biomasu (kde dochází k degradaci půdy, ztrátě velkého množství minerálů), vodní elektrárny, kde dochází k "rozpouštění" sypaných hrází, atd.

Z předcházejícího textu jasně vyplývá, že v současné době neexistují plně obnovitelné zdroje energie nevyžadujících žádných surovin! Existují různé typy zdrojů, které spotřebovávají různé množství různých surovin. Některé spotřebovávají obrovské množství plynu a jiné v podstatě vyrábí elektrickou energii z vápence (betonu), písku a železné rudy.

Aby mohly vzniknout skutečné obnovitelné zdroje energie, je třeba nejen samotný obnovitelný (v podmínkách nejbližších několika tisíc let) zdroj primární energie (spád vody, sluneční svit), ale i neomezený zdroj surovin pro zařízení přeměňující energii ze Slunce na elektrickou energii, teplo či jinak využitelnou energii. Toho je možné dosáhnout v podstatě dvěma způsoby.

• 100 % recyklací všech komponent
• Získávání surovin z prakticky nevyčerpatelných ložisek, z tzv. volných statků. Pro naše účely se jedná především o mořskou vodu, mořské dno a vzduch.

Ve skutečnosti bude třeba zapracovat na obou technikách. 100 % recyklaci pravděpodobně nikdy nedosáhneme, ale můžeme se dostat na hodnoty 99,9 % a vyšší, záleží na typu surovin. Beton se recyklovat nevyplatí, protože jeho recyklace by byla velmi drahá - energeticky náročná, ale u kovů je to naopak. Nabízí se možnost zrecyklovat veškeré staré skládky, odkaliště po staré těžbě surovin, apod. Technologie povětšinou již existují, hlavním limitem však je velmi vysoká energetická náročnost recyklace => vyšší cena než u těžby z přírodních ložisek

V mořské vodě se nachází prakticky všechny důležité prvky z periodické tabulky. Vzhledem k množství vody v oceánech a koloběhu chemických látek v nich (část se tam dostává i lidskou činností - vypouštění odpadů, ale i sopečné erupce na dně moří, dopady meteoritů, apod.), se jedná o prakticky nevyčerpatelný zdroj surovin, chemických prvků. Jejich těžbě opět brání vysoká energetická náročnost značně převyšující současnou povrchovou či podpovrchovou těžbu.

Aplikace předchozích postupů by zároveň mohla znamenat značné zlepšení životního prostředí - minimalizace škod na životním prostředí díky snížení povrchové či podpovrchové těžby. Ikdyž v případě těžby surovin z mořské vody nešetrnými metodami, může dojít ke škodám (narušení teplotních vrstev moře v místě těžby, úbytek minerálů či naopak jejich koncentrace v lokálních oblastech - zálivy, likvidace planktonu, řas či nižších živočichů, apod.). Těžba surovin z vody by se mohla spojit s odsolováním mořské vody a tím vyřešit problémy s pitnou vodou prakticky po celém světě.

Jaké jsou nutné předpoklady pro zavedení 100 % recyklace a těžby surovin z mořské vody?

• Výzkum a vývoj technických postupů pro účinnou recyklaci a těžbu surovin - reverzní osmóza, nanotechnologie, apod.
• Zdražení těžby surovin z klasických zdrojů, resp. zvýšení cen na jejich reálnou cenu - zahrnutí externích nákladů do ceny těžby. Cena alternativního získávání surovin se dostane pod klasickou těžbu - recyklace se vyplatí.
• Zlepšení poměru vyrobené energie/energie potřebné k provozu zdroje při 100 % recyklaci => co nejlevnější zdroj energie. Jelikož jsou alternativní způsoby velmi energeticky náročné, bude potřeba mnoho energie, a to levné energie.

Jednotlivé zdroje elektrické energie mají různé poměry v množství vyrobené energie/ energie pro stavbu + vlastní spotřeba + recyklace zdroje (LCA). Poměry ukazuje níže uvedená tabulka

Tabulka energy ratio

V této tabulce pochopitelně není zahrnut proces 100 % recyklace, ten by tento poměr značně zhoršil. Skutečné obnovitelné zdroje by musely mít při 100 % recyklaci a výrobě z nevyčerpatelných zdrojů, poměr větší než 1x. Tohoto poměru nebudeme moci nikdy dosáhnout u klasických fosilních zdrojů na uhlí a zemní plyn, protože tyto suroviny se nedají nijak zrecyklovat (z popela nedokážeme vyrobit nové uhlí tak, aby mělo vyšší výhřevnost, než byla energie potřebná pro jeho výrobu).

U dnešních tzv. "obnovitelných zdrojů" je asi jediná možnost jak zvýšit tento poměr -prodloužení životnosti zdroje díky použití nových materiálů a zároveň použití obnovitelných materiálů (např. plastů vyráběných z biomasy). To se týká větrných, vodních i solárních elektráren. Ale i přesto poměr vyrobené energie bude větší než 1 pouze v některých lokalitách (větrné pobřeží Dánska narozdíl od podmínek České republiky). U biomasy jsem skeptický z důvodů vyčerpávání půdy a velkých nákladů na sběr produkce. Biomasa však může sloužit jako alternativní náhrada surovin - především ropy (výroba plastů, léků, hnojiv, apod.).

Největšího zlepšení se můžeme dočkat u jaderné energie. Jednak díky prodloužení životnosti zdrojů, ale i díky lepšímu využití jaderného paliva - množivé reaktory (až 50x oproti dnešním). Díky množivým reaktorům můžeme těžit Uran z mořské vody, kde je poměrně hojně zastoupen (3,3 mikrogramů na litr). Totéž se týká i termojaderné fúze deuterium+tritium (Lithium) - obé z mořské vody. Zásoby v Oceánech jsou prakticky nevyčerpatelné v nejbližších desítkách tisíc let a jsou obnovovány. Co se týče radioaktivního odpadu, můžeme ho nazvat tzv. "obnovitelným odpadem", který se po desítkách či stovkách let, nebo po přepracování, dá znovu využít. Mezi jeho zvláštnosti patří i to, že postupně přeměníme Uran či Thorium na jiné chemické prvky i na vzácné kovy jako stříbro či platina.

Výhodou jaderného paliva je i jeho obrovská energetická hustota, díky které je možné ho transportovat za minimálních nákladů na obrovské vzdálenosti. Proto bude v budoucnu možné získávat tyto suroviny z mimozemských zdrojů. Pro začátek se již dnes uvažuje o těžbě He3 z Měsíce, kde se nachází i Uran a další využitelné prvky.

Pro dlouhodobě udržitelný rozvoj jsou obnovitelné (prakticky nevyčerpatelné) zdroje energie nezbytné. V dnešní době však prakticky žádné neexistují díky spotřebě plně nerecyklovatelných surovin. Proto je nezbytně nutné investovat peníze do výzkumu perspektivních zdrojů energie - jaderné energie (fúze, štěpení), OZE, nových způsobů získávání surovin a recyklace. Do té doby by se měly podporovat zdroje s co největším energy ratiem, mezi které patří jaderné zdroje a obnovitelné zdroje ve specifických podmínkách. Jednoduchým praktickým měřítkem, které alespoň trochu zohledňuje toto energy ratio je cena energie. Cena ze zdrojů s nízkým poměrem je vysoká (vítr, plyn, solární) oproti nízké ceně energie z jádra či některých vodních elektráren.

Různé politické strany (Zelení, SOS) a hnutí (Duha, Greenpeace, apod.) nám dnes nabízí řešení ve formě úspor (zdražování energie) a OZE. Zdražování energií vede často k menší recyklaci základních surovin a ke zvyšování těžby na úkor životního prostředí. Jak jsme si ukázali, tak obnovitelné zdroje energie zatím neexistují. Výstavba dnešních tzv. obnovitelných zdrojů je často jen plýtváním zdrojů - jak finančních, tak surovinových. To není udržitelný rozvoj, tyto zdroje nejsou v dnešní podobě sto zajistit naše energetické potřeby pro nejbližší tisíce let. OZE mají sice menší spotřebu surovin než fosilní zdroje, ale přesto se nejedná o obnovitelný zdroj, který by byl dlouhodobě udržitelný. Naše problémy s nedostatkem surovin by přechod na OZE jen oddálil o několik desítek let. Jedinou šancí je výzkum a vývoj. Tyto strany a hnutí se vša většinou staví proti výzkumu nejperspektivnějšího obnovitelného zdroje - jaderné energie a fúze. Tato politika je v rozporu s trvale udržitelných rozvojem, ke kterému se tyto strany hlásí!