Ekologická Zátěž Energie a Různé Druhy Energetických Zdrojů

Přežít zimu bez fosilních paliv není jednoduché, přesto o to většina vyspělého světa usiluje. Jaké technologie lze využít, aby to nevypadalo jako sci-fi? Většině čtenářů se nejspíš jako první vybaví obnovitelné zdroje v kombinaci s akumulací. V předchozím článku jsme si ale ukázali, že dlouhodobá akumulace elektřiny je drahá, složitá a z důvodu vysokých ztrát není ekologická. Akumulace zvyšuje spotřebu energie. Sezónní akumulace elektřiny s nízkou účinností ji pak zvyšuje několikanásobně. Zároveň získávání elektřiny nebo mechanické energie z fosilních paliv, jak jsme zvyklí, je také mimořádně neefektivní.

Možností je mnoho a řadu z nich využíváme už dnes. Ani jedna z nich není sama o sobě zázračná, dostatečná nebo samospásná, ale jejich kombinace je jednodušší, účinnější a levnější, než zdánlivě univerzální řešení v podobě obnovitelných zdrojů a velkokapacitní akumulace elektřiny.

Spotřeba Energie a Její Vliv

Spotřeba energie je hlavním měřítkem, které určuje, jak výkonná energetika bude nutná. Rostoucí spotřeba energie znamená, že i když budeme překotně stavět novou fotovoltaiku a větrníky, pořád nebudou stačit. Nižší spotřeba energie naopak znamená, že potřebujeme méně zdrojů. Pro skutečné snížení spotřeby jsou nutné oba přístupy. Můžeme samozřejmě argumentovat, že určitá úroveň spotřeby přispívá k vyššímu štěstí a prodlužuje lidské životy.

Elektrifikace a Její Dopad na Spotřebu Energie

Elektrifikace umožňuje daleko přesnější dávkování i řízení energie a omezení plýtvání. Elektromobil i tepelné čerpadlo spotřebují méně primární energie, než jejich spalovací protějšky a dají se napájet z bezemisních zdrojů. Elektrifikace díky vyšší účinnosti znamená snížení spotřeby primární energie, ovšem při současném zvýšení spotřeby elektřiny. Proto budeme potřebovat mnoho nových bezemisních zdrojů elektřiny.

Obnovitelné Zdroje Energie

Solární, vodní a větrné elektrárny mají mnoho výhod, ale ta hlavní je, že k výrobě elektřiny nepotřebují palivo. Odpadá u nich kompletní řetězec těžby, zpracování a dopravy paliva, který je potřeba u všech ostatních zdrojů. Snižují závislost na dovozu paliv, rychle se staví a jejich provozní náklady jsou ve srovnání s ostatními zdroji zanedbatelné. Díky tomu, že nespalují, nevypouští žádné emise. To jsou skvělé vlastnosti, které je vhodné využít v co největší míře. Různé druhy obnovitelných zdrojů se navíc doplňují.

Čtěte také: Co nabízí Ekologická poradna Dr. Landy?

Zimní Alternativy a Akumulace Energie

Vzhledem k nízké účinnosti sezónních elektrických akumulátorů dává mnohem větší smysl investice do zdrojů elektřiny, které jsou dostupné i v zimě. Cena sezónních elektrických akumulátorů je tak vysoká, že nikdo neví, jaká by vlastně byla. Sezonní akumulace elektřiny v řádu terawatthodin je náročnější, dražší i méně ekologická. Kromě jaderných technologií jsou dalšími řiditelnými zdroji nízkoemisní energie také biomasa, vodní elektrárny nebo geotermální energie. Potenciál pro geotermální a vodní zdroje je v ČR spíše omezený, zbývá tedy biomasa. Zde je poměrně slušný prostor na výrobu biometanu, nebo u dřevních paliv pro nízkoemisní vytápění. Chceme-li ale, aby její využívání bylo udržitelné, nejde zimní zálohu postavit pouze na biomase.

Význam Propojení Energetických Sítí

Čím větší území uvažujeme, tím kratší je období v roce, kdy vůbec nefouká nebo nesvítí. Jinak řečeno, zatímco v ČR může období, kdy je bezvětří a zataženo (německy zvané „Dunkelflaute“), trvat klidně dva týdny, z pohledu celé Evropy bude takové období trvat nejspíš jen pár hodin. Silnější vedení má dvě hlavní výhody. Za prvé umožní lépe využívat přebytky výroby z obnovitelných zdrojů - silnější vedení přenese přebytky k většímu množství odběratelů. Za druhé zvyšuje odolnost jednotlivých oblastí proti lokálním výpadkům elektřiny.

Flexibilita Spotřeby Energie

Nezáleží jen na velikosti spotřeby energie, ale i na jejím průběhu. Flexibilita umožňuje posun spotřeby v čase, snížení odběrových špiček a tím i snížení nároků na zdroje a sítě. Flexibilní spotřebu lze také posunout do doby, kdy je dostatek nebo rovnou přebytek výroby z obnovitelných zdrojů a tím jejich výrobu zužitkovat co nejúčinněji.

Baterie a Akumulátory v Energetické Síti

S rozvojem průmyslové a domácí fotovoltaiky a elektromobilů bude přibývat i množství baterií připojených k síti, stejně jako větších stacionárních akumulátorů. A jednak umožní přenést přebytek elektřiny ze zimního slunečného dne na zimní noc. Nebude se jednat o zásobu energie na týden, ale tyto akumulátory síti umožní odlehčit vedení v nejkritičtějších chvílích a získají čas na aktivaci řiditelných zdrojů nebo na dovoz elektřiny.

Optimalizace Provozu Sítě

Podrobnější informace o zátěži, výrobě nebo třeba dostupné flexibilitě v dané lokalitě umožní optimalizaci provozu sítě při nižších nákladech. Vývoj zatížení bude možné dopředu podrobněji předvídat a bude tak možné se na něj nejen připravit, ale i ho s využitím flexibility nebo akumulace upravovat.

Čtěte také: Postupy likvidace nebezpečného odpadu

Sezónní Akumulace Tepla

Sezónní akumulace energie s vysokou účinností a relativně nízkou cenou je reálná - nebudeme-li pracovat s elektřinou, ale s teplem. Vytápění také tvoří největší část spotřeby energie. Tepelná úložiště se svou účinností blíží 100 %, technologie pro jeho ukládání jsou ve srovnání s alternativami levné. Jedná se o izolované nádrže naplněné například vodou, pískem nebo štěrkem, v náročnějších případech (vyšší teploty) roztavenou solí. Jako úložiště může sloužit také podloží, země. Teplo lze s vysokou účinností nejen uložit, ale také vyrobit, a to z obnovitelných zdrojů. Tepelná čerpadla, která při sezónní tepelné akumulaci využijí jak letní přebytky elektřiny, tak vysoký topný faktor. To znamená, že při nahřívání úložiště zužitkují letní teploty a ještě tím přispějí k chlazení. Dalším zdrojem je solární termika, neboli solární kolektory. Ty mají při výrobě tepla násobně vyšší účinnost (60-80 %) než fotovoltaika při výrobě elektřiny (cca 22 %) - stačí jich tedy instalovat méně a jedná se o relativně low-tech zařízení.

Využití Odpadu jako Zdroje Energie

Odpady jsou zdrojem, ze kterého lze získat mnoho materiálů, energie a paliv včetně vodíku. Obrovský potenciál má využívání odpadního tepla - z průmyslových procesů, odpadních vod nebo ze stále častějších klimatizací. Dnes se takového tepla prostě zbavujeme a vypouštíme ho do vzduchu nebo do vody. Na druhé straně ve stejnou chvíli spotřebováváme energii na vytápění nebo ohřev vody. Je tedy žádoucí procesy, které vypouští odpadní teplo, propojit s těmi, které teplo vyžadují. Vodík a syntetická paliva se tedy zcela jistě ve velkém vyrábět budou. Když už tato paliva budou k dispozici, budou moci přispět kromě dekarbonizace i k podržení sítě, když to bude potřeba. Představují tak další vítanou variantu bezemisního řiditelného zdroje, i když dodávka energie na nich 99 % času stát nebude.

Energetický Mix a jeho Vliv na Životní Prostředí

Energetický mix říká, z jakých zdrojů se v dané zemi, oblasti nebo například firmě vyrábí energie. Jedná se o důležitý ukazatel pro plánování energetické politiky. Pokud má země energetický mix, kde převládá uhlí, znamená to větší environmentální zátěž a potenciální tlak na přechod k zelené energii.

Primární a Sekundární Zdroje Energie

• Primární zdroje: Pochází z přírody a nelze je vyrobit.
• Neobnovitelné zdroje: fosilní paliva (ropa, zemní plyn, uhlí), jaderné palivo.
• Obnovitelné zdroje: voda, vítr, slunce, biomasa, geotermální zdroje.
• Sekundární zdroje: Vznikají jako vedlejší produkt lidské činnosti nebo recyklace.

V globálním energetickém mixu převažují neobnovitelné zdroje energie (cca 65 %), nejvíce energie se vyrobilo z uhlí a zemního plynu. Údaje ukazují, že v energetickém mixu v Česku výrazně převažovala výroba z jaderných a uhelných elektráren. Podíl obnovitelných zdrojů byl zhruba 20%. Celková výroba elektřiny v Česku činila cca 68,7 TWh, což představuje mírný pokles oproti předchozím rokům. Přestože se podíl obnovitelných zdrojů v českém energetickém mixu postupně zvyšuje, stále je výrazně nižší oproti tradičním fosilním a jaderným zdrojům. Cesta k energetické tranzici tak bude vyžadovat další cílené kroky a významné investice.

Mezi země se „zeleným“ energetickým mixem patří například Norsko, Švédsko, Island či Francie. Naopak mezi země, kde převažují neobnovitelné zdroje, spadá Polsko, Indie nebo Čína.

Čtěte také: Strojírenství a ekologické předpisy

Diagram Zatížení Soustavy

Diagram zatížení soustavy (zatěžovací diagram) udává závislost odebíraného výkonu na čase, tedy P = f(t). Je možné sledovat zatěžovací diagram v různých časových obdobích (den, týden, měsíc, rok). Nejčastěji se jedná o denní rozložení odebíraného výkonu v elektrizační soustavě. Průběh zatížení bude samozřejmě různý v různých dnech, bude záviset např. na tom, zda se jedná o den pracovní, či volný, o letní, či zimní období apod. Pro různá data lze vyhledat diagramy zatížení na stránkách společnosti ČEPS (Česká Energetická Přenosová Soustava).

V diagramu zatížení lze vymezit tři typické oblasti:

• Základní zatížení: Zatížení, které se v průběhu uvažovaného období nemění.
• Pološpičkové zatížení: Nad základním zatížením a omezeno velikostí středního výkonu.
• Špičkové zatížení: Musí pokrýt i maximální odběr.

Ideální odběrový diagram by byl vyrovnaný, čehož ovšem nelze při měnící se spotřebě dosáhnout. Na odběrovém diagramu jsou rozhodující dva extrémy: špička a minimum.

Studie o Ekologické Zátěži Vozidel

Studie porovnává kompletní ekologickou zátěž dostupného a oblíbeného modelu auta, vyráběného v Česku, s různými druhy pohonu, a to od prvotní těžby surovin až po celý životní cyklus. Jako model byl vybrán Hyundai Kona z roku 2019, vyráběný v českých Nošovicích a nabízený s celkem čtyřmi druhy pohonu; benzinovým, naftovým, hybridním a elektrickým. A jeho pomyslné životní podmínky byly stanoveny tak, aby se podobaly českým reáliím - předpokládaná životnost 15 let a předpokládaný roční nájezd 10 000 km.

Pracovalo se s faktem, že při výrobě elektromobilu vzniká pomyslný emisní dluh kvůli ekologicky náročné výrobě baterie. A studie sledovala, za jak dlouho se tento dluh vůči jiným pohonům vyrovná a jak daleko bod, kde se křivky jednotlivých pohonů protnou. A pozitivním zjištěním bylo, že k vyrovnání onoho dluhu dochází poměrně rychle. U elektromobilu s baterií 64 kWh po ujetí 32,2 tisíc kilometrů, s menší baterií 39 kWh dokonce již po 17,5 tisících kilometrech. Dokonce i při započítání mnohem méně ekologického polského energetického mixu, by se dluh vyrovnal do ujetí 50 tisíc kilometrů. Díky své mnohem vyšší účinnosti elektromobily během provozu nepřímo vypouštějí mnohem méně CO2 ekvivalentu oproti všem verzím se spalovacím motorem, včetně hybridu. Konkrétně v tomto modelovém příkladu vypustila během 150 000 km benzinová verze celkem 38 tun ekvivalentu CO2, naftová 34 tun, hybridní 30 tun. Elektromobil s větší baterií 64 kWh vyprodukuje na stejnou vzdálenost 21 tun, výrazně lehčí verze s baterií 39 kWh pak 18 tun.

Zároveň je zjištěno, že životnost trakčních baterií několikanásobně překračuje průměrný nájezd aut. K výměnám dochází jen výjimečně, například kvůli výrobní vadě či nevhodnému zacházení.

Emisní Potenciál v Zemích V4

Výzkum zjistil významný potenciál ke snižování škodlivých emisí v zemích Visegrádské čtyřky (V4). Ty se od sebe svým energetickým mixem vzájemně výrazně liší, přičemž zdaleka nejlépe je na tom Slovensko s vysokým podílem vodní a jaderné energie, Maďarsko se mu pak přibližuje. S náskokem nejhůře je na tom Polsko s dosud značným podílem špinavých tepelných elektráren a Česko se blíží spíše Polsku, než zbývajícím dvěma zemím.

Oproti benzinovým autům tak může elektromobil snížit emise o 29-69 % (v Česku o 46 %), proti dieselům pak o 19-60 % (v Česku o 39 %). Tady je potřeba dodat, že zde se započítává výhradně nabíjení z veřejné sítě. Do budoucna se očekává v celé V4 zlepšování energetického mixu a každoroční pokles emisí o 2 %. To je průměrná hodnota, Česko a Polsko by měly snižovat výrazněji díky plánovanému přechodu na obnovitelné (OZE) a nízkoemisní zdroje energie. Jenže zde mohou zasáhnout mimořádné okolnosti, jako nyní ruská invaze na Ukrajinu. Ta dočasně emise z výroby elektřiny zvýšila.

Shrnutí

Žádné z uvedených řešení není jednoduché ani samospasitelné. Je nutné kombinovat různé přístupy a zdroje energie pro dosažení udržitelné a ekologické energetiky.

tags: #ekologická #zátěž #energie #druhy

Oblíbené příspěvky:

• Odpad vedle kontejneru: Pokuty
• Provozovny a ekologie v ČR
• Co je ekologická nika?
• Udržitelnost na EF
• Srovnání genomu a ekosystému v biologii ochrany přírody