Účastníci klimatické konference COP28 v Dubaji se dohodli na postupném odklonu od využívání fosilních paliv tak, aby v roce 2050 dosáhla světová energetika souhrnně „uhlíkové neutrality“. Mezi mnohými politiky i ekology budí tato formulace rozpaky, protože nestanoví žádné konkrétní časové cíle, kdy a jak by se měly uhlí, ropa a plyn přestat úplně energeticky využívat.
Jenže problém je v něčem jiném. Přibývá vědců, kteří na základě prostých fyzikálních zákonů tvrdí, že lidstvo nemá a ani nebude mít čím fosilní paliva v budoucnu nahradit. Představa o tom, že ropu, uhlí a zemní plyn pošlou do „propadliště dějin“ soláry či větrníky, je údajně přes veškeré politické proklamace fyzikálně naprosto scestná a iluzorní. K „záchraně lidstva“ je třeba podle nich najít jinou cestu.
Jedním z těch, kdo se rozhodli prověřit vznosné politické proklamace o záchraně klimatu neúprosnou fyzikou, je například profesor Coloradské univerzity Roger Pielke Jr. Ten už před několika lety formuloval takzvané „ železné zákony “, ukazující na nesmyslnost současného převládajícího způsobu klimatické politiky.
Zatímco ještě donedávna nebudily Pielkeho teorie přílišnou pozornost, dnes je stále častěji citují odborníci po celém světě. A to nikoliv kvůli osobnosti jejich autora, ale kvůli „železné logice“ jím formulovaných zákonů a z nich vyplývajících závěrů.
Tím zřejmě nejdůležitějším je „železný zákon o hustotě výkonu“. Ten v základní podobě formuloval už v roce 1978 na konferenci ve Stockholmu slavný fyzik a držitel Nobelovy ceny Pjotr Kapica .
Pielke z Kapiceho vychází a ve formě „železného zákona“ formuluje, proč lidé nemohou jen tak nahradit „hustou energii energií řidší“.
Fotovoltaika s razítkem Czech Made. Hezká pohádka, nebo myslitelná realita?
Důvod je v podstatě jednoduchý. Celá průmyslová revoluce a současný rozmach blahobytu na Zemi byly podmíněny objevem využitelnosti fosilních paliv. Pokud by lidé neobjevili energetické výhody spalování ropy, uhlí a plynu, nikdy by nedosáhli současné životní úrovně.
Fosilní paliva, která příroda „vyráběla“ desítky až stovky milionů let, představují uloženou sluneční energii ve vysoce koncentrované podobě, tedy s vysokou hustotou výkonu. S relativně malým množstvím suroviny získaným z relativně velmi malé plochy přichází dosud nevídaný výkon využitelné energie.
Objev tohoto poměrně snadného přístupu k vysoce koncentrované energii umožnil v historii bezprecedentní rozmach civilizace a hlavně jejího blahobytu. A mimo jiné tak zachránil lesy, které by rostoucí energetické potřeby lidstva nedokázaly uspokojit.
Hustota výkonu
Ti, kdo dnes chtějí okamžitě nahradit fosilní paliva takzvaně obnovitelnými zdroji, jsou ve skutečnosti „popírači vědy“ – jejich stanoviska odporují nejen fyzice, ale i logice. Tvrdí totiž, že člověk si dokáže zajistit ještě větší blahobyt tím, že místo vysoce koncentrovaná energie z fosilních paliv bude využívat mnohem méně koncentrovanou energii Slunce, větru, rychle rostoucích dřevin a podobně.
Jaroslav Čížek z think-tanku Realistická energetika a ekologie to ve shodě se závěry Pielkeho již dříve formuloval následovně: „Nemůžete udržovat rozjetý parní vlak v jízdě tím, že přestanete topit uhlím v kotli a začnete mašinu tlačit rukama.“
Ano, každý může namítnout, že přece lidstvo technologicky velmi pokročilo, vymyslelo solární panely, větrné elektrárny, tepelná čerpadla a další zařízení, která jsou také schopná vyrábět energii. Ovšem – a to je podstatné – energie vyprodukovaná tímto způsobem se musí někde „pochytat“ ze vzduchu nebo ze země, už nejde o vysoce koncentrovaný zdroj jako u fosilních paliv. Nestačí „vykopat“ někde vysoce koncentrovanou energii (v podobě uhlí, ropy či zemního plynu) a prakticky okamžitě ji s minimálním úsilím a další materiálovou náročností využít.
„Klimatičtí pokrytci.“ Spotřeba fosilních paliv v Německu a dalších státech prudce roste, navzdory slibům o opaku
Protože aby člověk získal stejné množství energie jako z tuny fosilních paliv, které mu leží „za domem“, musí někde v Mongolsku, Africe atp. napřed vykopat vzácné kovy pro výrobu solárních panelů, vložit energii do jejich zpracování, výroby a transportu, a teprve poté se může chlubit tím, že vyrobil třeba setinu množství energie, kterou s mnohem menší snahou a energetickou náročností dostal dříve z uhlí.
Z toho – podle železného zákona o hustotě výkonu – vyplývá, že čím menší je hustota výkonu energie, tím větší je materiálová, logistická a energetická náročnost na její využití.
Větrníky uhlí nenahradí
Uhlí nebo ropu dostanete na velmi malé ploše ze země, na stejně malé ploše ji spálíte a využijete uvolněnou energii. U OZE (obnovitelných zdrojů energie, s nízkou hustotou jejich výkonu) je to mnohem složitější a náročnější.
Jak vysvětluje ve své knize A Question of Power : Electricity and the Wealth of Nations (Otázka moci: Elektřina a bohatství národů) energetický publicista Robert Bryce – pokud by měly být k uspokojení americké poptávky po elektřině využity pouze větrné elektrárny, byla by zapotřebí plocha dvakrát větší než rozloha státu Kalifornie. A to ještě s předpokladem, že by v Kalifornii stále foukal vítr. K tomu je ale třeba připočíst další plochu, na níž se těží a vyrábějí suroviny pro stavbu větrných elektráren.
Ještě markantněji ilustrativní příklad představuje srovnání výkonu jaderných elektráren (opět s vysokou hustotou výkonu) s výkonem obnovitelných zdrojů. Bryce dochází k závěru, že aby větrné elektrárny dokázaly nahradit výkon malého modulárního reaktoru o výkonu 470 megawattů, musely by zabrat zhruba 10 000krát větší plochu než reaktor. V případě solárních panelů by to byla „jen“ tisíckrát větší plocha.
Srovnání „energetické hustoty“ fosilních zdrojů a jaderného paliva (autor: Ing. Jaroslav Čížek)
Podobná srovnání ukazují, že pokud by lidstvo chtělo opravdu nahradit fosilní paliva obnovitelnými zdroji, nemá na to v současné době dostatek půdy ani surovin. Celé je to logický nesmysl, vyvrácený právě zákonem o hustotě výkonu.
Jaroslav Čížek to znovu srovnává na příkladu s lokomotivou: „Vezměme si, že by lokomotiva měla výkon 1000 koní, přičemž jí energii k tomuto výkonu dodá buď přímo uhlí, nafta nebo elektřina vyrobená z fosilních zdrojů. Abyste výkon lokomotivy nahradili skutečnými koňmi, museli byste k tomu použít sílu jednoho tisíce koní, kteří se musejí někde pást, být ustájeni a neustále opečováváni“.
Podle Čížka je proto dobré, aby si každý člověk, který věří politickým prohlášením o náhradě vysoce koncentrovaných fosilních zdrojů zdroji s mnohem menší hustotou výkonu, představil za každým spotřebičem či zdrojem přesný počet koní, jejichž výkon stroj nahrazuje.
Jádro jako cesta?
Co z toho vyplývá? Již zmíněný Pielke to formuluje ve svých železných zákonech klimatické politiky jednoduše. Aby lidé odvrátili klimatickou katastrofu, mají pouze dvě možnosti: Buď dobrovolně zchudnou, a tedy budou spotřebovávat méně energie. Nebo najdou zázračný zdroj, který bude mít stejnou nebo ještě vyšší hustotu výkonu než fosilní paliva.
Pielke tvrdí, že první možnost je vyloučená, a to z prostého důvodu. Když jsou lidé nuceni volit mezi špinavou elektřinou a žádnou elektřinou, pokaždé vyberou špinavou elektřinu. A podobné je to s dobrovolnou chudobou. Nikdo si nechce „dobrovolně“ snižovat svou životní úroveň. A nebude volit politiky, kteří mu místo růstu bohatství budou slibovat větší chudobu.
„Železný zákon“ říká, že snižovat emise nelze dobrovolným chudnutím. Bohatí lidé nebudou chtít chudnout, ani chudí lidé nebudou chtít chudnout… Jedinou cestou jsou nové technologie.
ROGER PIELKE, FYZIK
Jenže otázkou zůstává, jaká technologie by mohla „hustotou výkonu“ nahradit fosilní paliva, když to dnešní, takzvaně obnovitelné zdroje z výše popsaných objektivních důvodů být nemohou.
Vlastně jediným takovým zdrojem by mohlo být teoreticky „jádro“. A to jak v dnešní využívané podobě jaderného štěpení, tak (možná) v podobě jaderné fúze, podobné té, která se odehrává na Slunci. Jenže k tomu, aby lidé mohli napodobit a energeticky využít jadernou fúzi, je stále velmi daleko.
Přesto jsou dnes podle některých fyziků a odborníků jaderné technologie prakticky jedinou možností, jak nahradit fosilní zdroje a přitom zajistit rostoucí energetickou spotřebu.
Největší výzvou při jaderné fúzi je vývoj materiálů, které vydrží tak astronomické teploty, říká fyzik Prehradný a vysvětluje „přelomový“ americký experiment
Cesta je jen jedna
A opět nejde o žádné ideologické „projaderné“ závěry, nýbrž jen o naprosto čistou fyziku a logiku. Energie, uložená ve hmotě a využitelná štěpením či fúzí jader, je zatím jediným zdrojem, schopným svou hustotou výkonu konkurovat fosilním palivům. A nejen to.
Podle výpočtů Jaroslava Čížka, ale i mnoha dalších odborníků, je hustota výkonu jaderného zdroje až dvoumilionkrát (!) vyšší než v případě ropy. Přitom materiálová náročnost výstavby reaktoru (ocel, měď, beton atd.) je zároveň zhruba čtyřikrát nižší než u výstavby zdrojů na fosilní paliva se srovnatelným výkonem.
Srovnání materiálové náročnosti u výstavby různých energetických zařízení (autor: Ing. Jaroslav Čížek)
V případě solárních panelů je – oproti „jádru“ – nutné vytěžit, dopravit a použít dokonce až 30krát víc materiálu, než kolik jich „spolkne“ reaktor o stejném výkonu. Z čistě fyzikálního hlediska je tak „jádro“ skutečně jedinou myslitelnou náhražkou fosilních paliv v měřítku, které by lidstvu zajistilo dostatek energie a minimálně udržení současného blahobytu, ba dokonce jeho růst.
Aby to nebylo tak jednoduché, i výstavba dalších jaderných zdrojů naráží na řadu překážek: od předsudků vůči jaderné energii až po skutečná bezpečnostní rizika a nevyřešené problémy s jaderným odpadem. Přesto je dnes podle mnoha fyziků mnohem smysluplnější bavit se v souvislosti s bojem proti klimatickým změnám o tom, zda a jak rozvíjet jadernou energetiku než věřit politickým chimérám o záchraně lidstva prostřednictvím solárních panelů, větrníků a úspor.
V historii lidstva se ještě nikdy nestalo a ani stát nemůže, aby lidé bohatli tím, že „hustou energii nahradí tou řidší“.
Zdroj
