Obnovitelná energie je energie z obnovitelných zdrojů energie (OZE). Patří sem jednak přirozené toky energie (vítr a sluneční záření), a jednak zásoby, které se obnovují alespoň tak rychle, jak jsou čerpány (například potenciální energie vody v přehradách, biomasa).
Mezi další obnovitelné zdroje patří kinetická energie vody, energie přílivu a vln, geotermální teplo, a biomasa. Přestože většina obnovitelných zdrojů energie je z principu nevyčerpatelná, některé zdroje (např. biomasy) jsou při současné míře využívání považovány za vyčerpatelné. Obnovitelná energie se často využívá k výrobě elektřiny, vytápění nebo chlazení.
V letech 2011 až 2021 vzrostl podíl obnovitelné energie na celosvětových dodávkách elektřiny z 20 % na 28 %. Využívání fosilní energie se snížilo z 68 % na 62 % a jaderné energie z 12 % na 10 %. Podíl vodní energie se snížil z 16 % na 15 %, zatímco energie ze slunce a větru vzrostla z 2 % na 10 %. Biomasa a geotermální energie vzrostly z 2 % na 3 %.
V mnoha zemích světa se již obnovitelné zdroje energie podílejí na celkových dodávkách energie více než z 20 %, přičemž v některých zemích se z obnovitelných zdrojů vyrábí více než polovina elektřiny. V několika zemích se veškerá elektřina vyrábí z obnovitelných zdrojů. Podle Mezinárodní agentury pro energii (IEA) bude pro dosažení nulových emisí CO2 do roku 2050 nutné, aby 90 % celosvětové výroby elektřiny pocházelo z obnovitelných zdrojů.
Některé studie ukázaly, že celosvětový přechod na 100% obnovitelnou energii ve všech odvětvích - energetice, teplárenství, dopravě a průmyslu - je proveditelný a ekonomicky životaschopný. Obnovitelné zdroje energie jsou dostupné v mnoha zemích, na rozdíl od fosilních paliv, která jsou soustředěna v omezeném počtu zemí.
Čtěte také: Glukóza: Přírodní vznik
Rychlé zavádění OZE a diverzifikace energetických zdrojů by mohly vést k výrazným energetickým, bezpečnostním a ekonomickým přínosům. V některých případech bude přechod na tyto zdroje levnější než další využívání současných neefektivních fosilních paliv. Podle současného vývoje se do roku 2040 vyrovná výroba elektřiny z obnovitelných zdrojů s výrobou elektřiny z uhlí a zemního plynu.
Několik zemí, například Dánsko, Německo, Jižní Austrálie a některé státy USA, dosáhly vysoké integrace obnovitelných zdrojů do elektrické sítě. Například v roce 2015 poskytovala větrná energie 42 % poptávky po elektřině v Dánsku, 23,2% v Portugalsku a 15,5% v Uruguayi.
Solární ohřev vody je významným obnovitelným zdrojem, zejména v Číně, kde je instalováno přibližně 70 % celosvětové výrobní kapacity (180 GWh). Celkově instalované solární systémy na ohřev vody na celém světě poskytují část potřeb teplé vody u více než 70 milionech domácností. Roste využívání i biomasy k vytápění. Ve Švédsku je vytápěno více domácností biomasou, než ropou.
Bioethanol je alkohol vyrobený fermentací, většinou ze sacharidů produkovaných v cukrech nebo škrobových plodinách, jako je kukuřice, cukrová třtina nebo čirok. Ethanol lze použít jako palivo pro vozidla v jeho čisté formě, ale obvykle se používá jako aditivum do benzinu ke zvýšení oktanového čísla paliva. Bioethanol je široce používán v USA a v Brazílii.
Bionaftu lze použít jako palivo pro vozidla v čisté formě, ale obvykle se používá jako aditivum do nafty ke snížení emisí částic, oxidu uhelnatého a uhlovodíků. Solární vozidlo je elektrické vozidlo poháněné zcela nebo z významné části přímou sluneční energií. Fotovoltaické články v solárních panelech obvykle přeměňují sluneční energii přímo na elektrickou energii.
Čtěte také: Vznik přírody a filozofie
Solární energii lze také použít k zajištění energie pro komunikaci. Solární vozidla zatím nejsou použitelná pro každodenní přepravu. Mezi známé příklady patří loď PlanetSolar a letadlo Solar Impulse.
Od začátku vývoje lidského druhu až do nedávné historie byly využívány prakticky pouze obnovitelné zdroje energie, protože jiné nebyly k dispozici. Až v posledních několika stoletích začali lidé využívat také fosilní zdroje - uhlí a ropu a ve 20. století také uran. Přelomem ve využívání energie byl v roce 1769 vynález zdokonaleného parního stroje, který znamenal začátek průmyslové revoluce. Pro pohon parního stroje začalo být intenzivně využíváno uhlí a nastala i jeho masivní těžba.
První obavy o vyčerpání fosilních zdrojů energie se objevily již v 19. století. V roce 1885, po objevu fotovoltaického jevu, předpověděl Werner von Siemens jeho praktické použití při výrobě energie. V 70. letech 20. století podporovali ekologové rozvoj obnovitelné energie jako náhradu za případné vyčerpání ropy a jako možnost ukončení závislosti na ropě; objevily se první větrné turbíny vyrábějící elektřinu.
Podpora využívání alternativních zdrojů energie je jedním z hlavních cílů energetické strategie Evropské unie. V České republice je elektřina z obnovitelných zdrojů podporována garantovanými výhodnými výkupními cenami nebo formou tzv. zelených bonusů.
Podíl obnovitelných zdrojů na celkové výrobě elektřiny činil v České republice v roce 2024 17-18 %. Tato hodnota je stále pod průměrem Evropské unie, který dosahuje přibližně 37 %. Mezi hlavní obnovitelné zdroje energie v ČR patří biomasa, solární energie a vodní elektrárny.
Čtěte také: O fosforu a jeho vzniku
Česká republika se v přístupové dohodě z Atén z března 2003 zavázala, že do roku 2010 bude podíl elektrické energie vyrobené z alternativních zdrojů činit 8 % z celkové produkce. Do roku 2030 má Česká republika v plánu zvýšit podíl obnovitelných zdrojů na 30 % celkové spotřeby.
Nicméně jejich začlenění do stávající elektrické sítě přináší výzvy související s kvalitou elektrické energie. Obnovitelné zdroje jako větrné a solární parky generují energii, která je výrazně závislá na měnících se klimatických podmínkách, jako je intenzita slunečního záření a rychlost větru. Tato variabilita může způsobit nestabilitu v napětí a frekvenci sítě. Střídače a měniče frekvence používané pro přeměnu DC na AC v solárních panelech a větrných turbínách mohou způsobovat harmonické zkreslení.
Obnovitelné zdroje jsou závislé na přírodních podmínkách, a proto je z nich výroba elektrické energie přirozeně intermittentní. To znamená, že dodávky energie nejsou konstantní a mohou kolísat, což vyžaduje pokročilé řízení sítě a ukládání energie. Pro řešení těchto problémů se implementují různé technologie a strategie.
Jednou z klíčových technologií jsou moderní systémy pro řízení sítě, jako jsou pokročilé systémy řízení distribuce (ADMS) a inteligentní měřicí systémy, které umožňují lepší monitorování a reakci na změny v síti v reálném čase. Dalším důležitým řešením je integrace systémů pro skladování energie, jako jsou bateriové úložiště, které mohou pomoci vyrovnávat výkyvy v produkci a spotřebě energie.
Integrace obnovitelných zdrojů do elektrických sítí vyžaduje pokročilé technologie a inovativní přístupy k řízení kvality energie.
Lidé, kteří nemají přístup k elektřině, jsou při vaření nebo topení odkázáni na spalování klestí, zvířecího trusu nebo dokonce odpadků, což silně zamořuje vzduch, který dýchají. Podle OSN způsobuje jen toto znečištění ročně jeden milion úmrtí. Většina těchto lidí přitom žije v oblastech, kde slunce svítí více než dostatečně.
Proto i jen malý solární panel, který jim vyrobí elektřinu pro základní životní potřeby, pro ně znamená velkou pomoc: nejenže nemusí dýchat jedovaté zplodiny, ale ušetří jim i čas, který mohou využít na něco jiného. Podle zkušeností postačí jeden solární panel, který napájí např. pračku nebo nějaký jednoduchý stroj. Podstatné je, že nejde o nenávratnou pomoc, ale o investici, která významně pomůže zvýšit dotyčným lidem jejich příjmy.
Naprostá většina lidí ve Rwandě totiž vaří na otevřených ohništích, což je nejen zdraví škodlivé, ale i vysoce neefektivní. Pelety se vyrábějí ve Rwandě z udržitelně pěstované biomasy. Jejich přínos je mnohostranný: oproti otevřenému ohništi redukují emise škodlivin o 90 % a spotřebu dřeva o 85 až 90 %, což omezuje tlak na těžbu dřeva.
Svaz moderní energetiky představil souhrnný přehled faktů, zkušeností i mýtů o obnovitelných zdrojích energie v Česku. Využití energie z domácích obnovitelných zdrojů je klíčové řešení pro posílení energetické bezpečnosti Česka a zajištění konkurenceschopnosti české ekonomiky do budoucna.
Při spalování fosilních paliv dochází k uvolňování velkého množství skleníkových plynů do atmosféry, což má negativní dopad jak na životní prostředí, tak na lidské zdraví. Z pohledu životního prostředí vede využívání fosilních zdrojů ke změně klimatu v podobě extrémnějšího počasí jako jsou záplavy, sucho či bouře.
Energetika je považována za jednoho z největších znečišťovatelů životního prostředí, který ovlivňuje všechny jeho složky. Nejvíce diskutovaným problémem je nyní ohrožení životního prostředí globálním oteplováním, které je připisováno vysokým emisím skleníkových plynů do atmosféry, a to zejména emisím oxidu uhličitého (CO2) ze spalovacích procesů.
Vzhledem k tomu, že v mnoha zemích dochází k nebývalému zdražování pohonných hmot a ke klimatické krizi, je obnovitelná energie nákladově efektivní a lepší pro naše zdraví, ale i zdraví světa kolem nás. Využívání obnovitelných zdrojů energie snižuje emise vznikající při spalování fosilních paliv. Fosilní paliva způsobují vznik škodlivých plynů, což přináší více respiračních onemocnění a přispívá ke globálnímu oteplování.
Systémy obnovitelných zdrojů energie vyžadují méně údržby a snižují náklady tím, že nahrazují elektrárny, jejichž provoz je nákladný. Obnovitelná energie navíc snižuje naši závislost na dovozu fosilních paliv. Světové ceny pohonných hmot ovlivňují politické krize. Obnovitelná energie znamená nezávislost na dovozu energie.
Energetická transformace směrem k obnovitelným zdrojům má potenciál vyústit v silný hospodářský růst a vytvoření nových pracovních míst. Trend rostoucí síly obnovitelných zdrojů ovšem otevírá i otázku absence investičních zdrojů, se kterými se firmy potýkají.
Výběr vhodné lokality je zásadním problémem při zřizování větrných elektráren. Současně se větrné elektrárny nesmějí zřizovat v maloplošných chráněných územích, v 1. zónách národních parků a chráněných oblastí. Moderní, stále vyšší větrníky se v krajině neschovají, naopak mnohdy se stávají její dominantou. Je třeba zvážit, jaké klady v podobě vyrobené energie přinášejí, s negativy, které se promítnou v koloritu krajiny.
Technický vývoj postupně zásadně snížil hlučnost provozu větrných elektráren. Podle četných studií a pozorování bylo zjištěno, že zvířata si na občasnou zvýšenou hlučnost časem zvyknou a nedochází k jejich časté migraci. Podobně jako na zvěř, ani na ptactvo nebyl zjištěn zásadní negativní vliv. Větrná energie, podobně jako každý obnovitelný zdroj, výrazně přispívá k ochraně životního prostředí a snížení emisí v ovzduší. Větrné elektrárny neprodukují žádné skleníkové plyny, toxické emise, radioaktivní látky ani sloučeniny, které jsou příčinou kyselých dešťů.
U větrných elektráren je také výhodou to, že vítr fouká častěji v zimě, kdy je elektřiny potřeba nejvíce.
Jaderné elektrárny jsou významným nízkoemisním zdrojem energie. Při posouzení celého životního cyklu elektrárny jsou emise CO2 a dalších skleníkových plynů z jaderných zdrojů srovnatelné s emisemi z obnovitelných zdrojů, nebo dokonce nižší. Totéž platí také pro emise oxidů síry (SOx) či oxidu dusíku (NOx).
Jaderné elektrárny jsou k okolnímu životnímu prostředí i v jiných aspektech velice šetrné: nevypouštějí žádné znečišťující látky nejen do vzduchu, ale ani do vody či do půdy, jejich provoz není příliš hlučný, veškeré radioaktivní odpady se skladují ve speciálních odolných kontejnerech a na bezpečném místě, které je pod mezinárodním dohledem.
Data nasbíraná během desítek let provozu obou českých jaderných elektráren ukazují, že jejich provoz nemá na životní prostředí žádný negativní vliv. Výhodou jaderné energie je také její koncentrovanost: z malého objemu paliva dokáže vyrobit obrovské množství energie.
Umělé inteligence (AI) mohou představovat vážnou hrozbu pro životní prostředí kvůli své energetické náročnosti a dopadu na klima. S nárůstem jejich využívání a popularity se bude dále zvyšovat i spotřeba zdrojů v datových centrech, která tyto systémy provozují. Technologie, které slouží k testování jazykových modelů, jsou podle dostupných dat na spotřebu elektrické energie velmi náročné.
Spotřeba energie je jen jeden z negativních dopadů na životní prostředí. Přístroje je potřeba z něčeho vyrobit, což je spojováno s těžbou vzácných surovin, kovů a minerálů. Mimo jiné je také potřeba technologii chladit, k čemuž se spotřebovává velké množství vody.
Nicméně, AI je efektivní v řízení energií, v zemědělství, kde pomocí dronů monitoruje půdu a plodiny, nebo v prevenci přírodních katastrof. Umělá inteligence nabízí mnoho výhod pro zlepšení efektivity a ochranu životního prostředí, ale přináší také významné výzvy a je zjevné, že vyvážení pozitivních a negativních dopadů AI je klíčové pro udržení ekologické rovnováhy.
Následující tabulka uvádí přehled instalovaných elektrárenských výkonů z různých zdrojů v evropských zemích.
| Země | Jaderná energie | Černé uhlí | Hnědé uhlí | Kapalná paliva | Zemní plyn | Plyn. turbíny, diesel apod. | Obnovitelná energie |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... |
tags: #vznik #obnovitelnych #zdroju #energie #dopad #na