Zákaz spalování bez adekvátních náhrad ničeho nedosáhne

In an interview with Professor Jan Macek of the Centre of Vehicles for Sustainable Mobility at the Czech Technical University, we discuss the energy transition and alternative fuels. Macek argues that without a lower electricity emission factor, the benefits of electric vehicles are limited, and a combustion-engine ban will achieve little unless practical alternatives exist.

Má smysl se bránit klimatické změně, nebo se máme jen přizpůsobovat?

Měli bychom redukovat její následky. Nechávám stranou, do jaké míry se oxid uhličitý podílí na dnešní energetické bilanci Země. Představa Evropské komise, že Evropa něco zmůže pro zastavení emisí skleníkových plynů nebo dokonce jejich pokles, je však naivní. Evropa má dnes podíl na světových emisích oxidu uhličitého, jakožto plynu podílejícího se na skleníkovém efektu s jasnou návazností na lidskou činnost, kolem sedmi procent. Ten podíl pořád klesá, protože země jako Čína, Indie a Indonésie mají neustále narůstající emise. Podle statistik OSN emitují Čína s Indií dohromady o dost více než Evropa a Spojené státy. V Evropě emise CO₂ mírně klesají, ve Spojených státech přinejmenším stag­nují. Jenže v okolním světě velmi rychle narůstají. Zvlášť v Číně, která otevírá každý rok obrovskou kapacitu uhelných elektráren.

Čína ale sází hodně i na obnovitelné zdroje.

To je sice hezké, ale je potřeba čísla hodnotit z hlediska toho, co opravdu znamenají. Když se dozvíte, že se postavilo deset gigawattů v uhlí, tak těch deset gigawattů má časové využití kolem 85 %. U vnitrozemských větrníků (mimo mořské farmy) je časové využití mezi 20–25 %, u fotovoltaiky v naší zeměpisné šířce kolem 12 %. To znamená, že jenom jedna osmina z čísel instalovaného fotovoltaického výkonu, která se s velkou slávou někde publikují, dodává výkon do sítě. U vnitrozemských větrníků je to zhruba pětina, v rozsáhlých rovinách kolem čtvrtiny. Kromě toho je výkon dodáván na velkých územích současně, tedy někdy s velkým přebytkem, jindy chybí.

Je také potřeba hodnotit analýzu životního cyklu výrobku od jeho výroby po recyklaci či likvidaci. Například u fotovoltaiky, jakkoli ji neodborníci považují za zdroj s nulovými emisemi skleníkových plynů, jsou ve skutečnosti emise vzhledem k její poměrně krátké životnosti kolem 50–55 gCO₂/kWh vyrobené elektřiny. U jaderné elektrárny je to kolem deseti gramů, u větrné elektrárny kolem dvaceti. U paroplynových zdrojů na fosilní zemní plyn samozřejmě více, kolem 500 gCO₂/kWh.

Kromě toho, jakmile postavíte obnovitelné zdroje, musíte k nim mít příslušnou zálohovací kapacitu třeba v paroplynové elektrárně na zemní plyn. Ta ovšem tím, že bude vyrábět poměrně málo, bude mít podstatně zvýšené emise ze své výstavby v přepočtu na vyrobenou elektřinu.

Obnovitelné zdroje by tedy podle Vás neměly mít v energetickém mixu žádné místo?

Záleží na tom, čím je chceme nahradit. Pokud bychom měli dost zdrojů jaderných, to jsou zdroje z hlediska rozpočítávání emisí na životní cyklus lepší než třeba fotovoltaika. A jsou schopny vyrábět s časovým využitím kolem 85 %. Takže nechápu, proč bychom měli stavět velké výkony velmi drahých a z regulačního hlediska velmi problematických obnovitelných zdrojů, když jaderná elektrárna je schopná jet v základním výkonu v celodenním režimu. Neznamená to, že obnovitelné zdroje se nemají stavět vůbec, ale v přiměřeném množství.

V lokálním měřítku?

To jistě.

A uhlí?

Dokud nemám adekvátní náhradu, nebudu přece rušit to, co funguje. Jakmile náhradu mít budu, můžu uhelné elektrárny zrušit. Ale já ji zatím nemám. A vím, že kapacity jak Siemensu, tak General Electric i Mitsubishi – což jsou jediní tři velcí dodavatelé paroplynových elektráren, které mají nahradit ty uhelné – jsou dneska zcela rozprodány na mnoho let dopředu. Takže teď uvažovat o tom, že začnu zavírat uhelné elektrárny a dělat všechno pro to, aby se jejich provoz nevyplatil v důsledku emisních povolenek, je velice krátkozraké. Povede to k velmi nepříjemným důsledkům pro hospodářství České republiky.

Čili podle Vás jen jádro, paroplyn, uhlí a v lokálním měřítku obnovitelné zdroje?

Musíte k tomu dodat, v jakém časovém horizontu. Teď určitě ano.

A třeba za dvacet let?

Je velká šance, že za dvacet třicet let se jádra postaví dost. A pak je možné řekněme padesát procent kapacity krýt kombinací paroplynu a obnovitelných zdrojů. To by ještě vycházelo z hlediska stability sítě.

Pojďme na dopravu, ve které jste odborník. Uvádíte, že byste byl pro technologickou neutralitu a zachoval, pokud možno co nejdéle, úsporné spalovací motory. Elektromobilita podle Vás vychází jako ekologičtější jen zčásti.

To zase závisí na časovém horizontu. Z hlediska dlouhodobého, pokud budeme mít dostatečné zdroje elektrické energie s nízkými emisními faktory, to jistě vyjde ve prospěch většího podílu elektromobility a částečně i hybridních pohonů, v nichž stále budou spalovací motory.

Vycházejme ale z toho, co víme dnes. Předvídat na deset let dopředu není jednoduché a na padesát let dopředu velmi ošidné, protože se může technologie vyvinout směry, o kterých dnes netušíme. V dnešním provedení elektromobil nepřináší příliš velké výhody, pokud emisní faktor výroby elektrické energie podstatně nepoklesne. Mluvím o průměrném faktoru v EU – samozřejmě ve Francii je elektromobil dnes už velice výhodný, i emisně. Na Slovensku po dostavbě Mochovců asi bude také výhodný. No ale třeba v Německu v dohledné době rozhodně ne, pokud tam budou uhlí a plyn vykrývat občasnost obnovitelných zdrojů – nebude-li se osobními auty jezdit jen tehdy, když bude nabíjení povoleno. Ale to zní spíše jako návrat do dávné minulosti. Dobrým řešením, alespoň po přechodnou dobu, jsou také hybridní vozidla.

A co syntetická paliva?

Syntetická paliva při dostatku energie nabízejí jednu velkou výhodu, kterou je možnost jejich okamžitého nasazení do existujících vozidel, která ve flotile máme. Syntetická paliva na uhlovodíkové bázi jsou i z hlediska zdravotně závadných emisí lepší než fosilní paliva vyráběná z ropy, protože mají daleko jednoznačnější chemické složení. Samozřejmě, výroba syntetických paliv znamená vynaložení části vyrobené elektrické energie na akumulaci do paliva namísto přímého využití elektřiny v akumulátorech vozidel, což se projevuje v ceně. Momentálně jsou syntetická paliva hodně drahá.

Na druhé straně globální ropné společnosti na výzkumu účinných a nízkoemisních metod výroby syntetických paliv pracují. A jestli je začnou na Arabském poloostrově vyrábět s využitím tamější intenzivní sluneční energie, syntetická paliva to podstatně zlevní. Právě akumulace neregulovatelně vyráběné elektrické energie z obnovitelných zdrojů představuje účinnou cestu, jak zabránit nestabilitám v síti při záporných cenách energie vyráběné v době jejího přebytku. Po určitou dobu se mohou syntetická paliva bez technických problémů používat ve směsi se stále levnými fosilními palivy, pokud to ovšem úředníci nezakážou v podstatě jen kvůli výkaznictví.

A jak vnímáte potenciál zemního plynu, biometanu nebo vodíku?

Evropa si zregulovala vodík takovým způsobem, že je prakticky neprodejný, protože chtěla jenom zelený vodík z obnovitelných zdrojů. S vodíkem byla samozřejmě spojena různá očekávání, která se zcela nenaplnila. Nepotvrdilo se třeba, že účinnost palivových článků bude podstatně převyšovat spalovací motory. Ve skutečnosti je se zahrnutím ztrát v elektromotoru a baterii, která musí pomalou reakci článku při požadovaných změnách výkonu vozidla kompenzovat, na úrovni lepšího vznětového motoru.

Existuje i druhá možnost, totiž spalovat vodík přímo ve spalovacím motoru, což je jednodušší a může to zrychlit výstavbu palivové infrastruktury. Nároky na čistotu vodíku jsou v tomto případě daleko menší. Vodík je také nutná surovina pro syntetická paliva, a to i bez uhlíku – možná budeme mít amoniakové motory. U nás v laboratořích se takový zkušební jednoválec už rozeběhl, ale do aplikace ve vozidle zbývá ještě hodně dlouhá cesta.

Zemní plyn je s ohledem na evropskou regulaci fosilních paliv neperspektivní – a to lze ještě očekávat sankce kvůli vysokému skleníkovému efektu metanu při těžbě a přepravě zemního plynu. Biometanu nebo bio-LPG (tedy propanu s příměsí butanu) je zase málo pro pokrytí potřeb celé pozemní dopravy.

Experimentální vodíkový motor Škoda v Centru vozidel udržitelné mobility

Zdroj: FS ČVUT

Evropa by se podle Vás měla klimatické změně jen přizpůsobovat. A co zbytek světa?

Tohle je výsostně politická otázka. S růstem teplot to není zdaleka tak hrůzostrašné, jak se v novinách mnohdy prezentuje. Trendy teploty totiž nejsou zdaleka takové jako v často citovaných kritických scénářích IPCC. V nejhorších scénářích se předpokládalo do konce století zvýšení teplot asi o šest stupňů, což by samozřejmě bylo velice citlivé. Ale příroda – alespoň podle dosavadních měření – zatím takhle nereaguje.

Velmi se ohrazuji proti sousloví „popírání klimatické změny“. Ono má už málem politický dozvuk: ten, kdo by zpochybňoval názory IPCC, je zároveň pro Putina a další totalitní režimy. Ale to je ideologický závěr, ne věda. Věda musí zjišťovat, jaká je skutečnost, a své předešlé omyly opravovat. Skutečných důkazů máme pořád dosti málo a objevují se jisté překvapující jevy. Například vyšší teplota oceánů by měla vést k vyššímu odparu vody a tvorbě více mraků, tedy zvyšování odrazu slunečního záření (albeda, „bělosti“ Země), ale to se např. na velkých rozlohách Tichého oceánu neděje. Musíme tedy své modely opravovat a předpovědi vylepšovat, ne trvat na minulých omylech.

Lidé ve světě se rozhodně musí chovat rozumněji, co se týče přizpůsobování se. Samozřejmě musí také omezovat emise toxických látek, případně dlouhodobě zdravotně škodlivě působících látek, které jsme už pro elektromobilitu z Evropy přesunuli částečně třeba do Číny. To nevypadá jako globální řešení. A neznamená to, že se něčeho dosáhne zákazem jakéhokoli spalování – zejména v době, kdy za něj nemáme v energetice ani dopravě adekvátní náhrady. To si rozvíjející se země velmi dobře uvědomují a příklad Evropy mohou brát spíše jako výstrahu.

O DOTAZOVANÉM

Jan Macek působí v Centru vozidel udržitelné mobility Fakulty strojní ČVUT v Praze, kde byl vedoucím ústavu automobilů, spalovacích motorů a kolejových vozidel, děkanem a proděkanem pro vědu a výzkum. Jako strojní inženýr, motorář a termodynamik pracoval ve výzkumu motorů ČKD PRAHA a Škoda Interdiesel Smíchov. Zabývá se energetickými a environmentálními aspekty dopravy pomocí simulací i experimentů na hnacích jednotkách.