Václav Smil v Praze připomněl nepohodlnou pravdu o energii. Klimatické ambice narážejí na fyziku, materiály i čas

Když se mluví o energetické transformaci, pozornost se často soustředí na nové technologie, emisní cíle a investice do obnovitelných zdrojů. Kanadský vědec českého původu Václav Smil nabízí jiný pohled. Připomíná, že moderní civilizace stojí na obrovském množství energie a materiálů, jejichž výrobu zatím neumíme jednoduše zbavit fosilních paliv. Jeho myšlenky, s nimiž v roce 2023 navštívil Prahu, vybízejí k zamyšlení nad tím, jak rychle lze skutečně proměnit energetiku a jaké náklady si taková proměna vyžádá.

Václav Smil patří k nejvýznamnějším světovým odborníkům na energetiku, technický rozvoj a vztah mezi přírodními zdroji a fungováním moderní společnosti. Jeho přístup vychází z historických zkušeností, fyzikálních zákonitostí a rozsáhlých statistických dat. Právě proto bývají jeho závěry méně optimistické než politické vize, které předpokládají rychlý přechod k nízkoemisní ekonomice. Smil přitom obnovitelné zdroje nezavrhuje. Upozorňuje spíše na propast mezi tím, co dokážeme vybudovat, a tím, co potřebujeme, abychom dokázali spolehlivě zásobovat energií průmysl, dopravu, zemědělství i domácnosti.

Energie jako základ civilizace

Energie představuje základní předpoklad prakticky veškeré lidské činnosti. Je zapotřebí při těžbě surovin, výrobě potravin, provozu nemocnic, dopravě zboží i výrobě samotných technologií, které mají spotřebu energie v budoucnu snižovat. Bez dostatečně dostupné energie by moderní společnost nemohla udržovat svou současnou životní úroveň ani infrastrukturu.

Smil upozorňuje, že vyspělé ekonomiky si na vysokou dostupnost energie natolik zvykly, že její skutečný význam často přehlížejí. Elektřina je k dispozici prakticky okamžitě, zboží putuje přes tisíce kilometrů a průmyslové provozy pracují ve velkém měřítku. Za tím vším stojí rozsáhlé energetické systémy, těžba surovin a složité výrobní řetězce.

Cena energie zároveň ovlivňuje, jak s ní společnost zachází. Pokud jsou energetické zdroje relativně dostupné, vzniká prostor pro činnosti, které by při vyšších nákladech byly méně časté. Zateplování budov, účinnější technologie a omezení zbytečné spotřeby proto mohou přinášet významné úspory. Smilův přístup vede k širšímu pohledu na náklady energie, který zahrnuje také dopady těžby, znečištění a emisí na životní prostředí.

V této souvislosti Smil často pracuje s klíčovým vědeckým konceptem energetické návratnosti EROI. Jde o neúprosný fyzikální poměr mezi energií, kterou musíme do systému vložit (např. na těžbu, rafinaci či výrobu solárního panelu), a energií, kterou z něj získáme. Zatímco ropa měla historicky obrovskou návratnost (např. 50:1), kdy z mála vložené energie vzešel masivní zdroj, obnovitelné zdroje a bateriová úložiště mají tento poměr řádově nižší.

Současná transformace je tak v lidských dějinách unikátní a riziková v tom, že poprvé přecházíme z energetického systému s vysokou návratností do systému s návratností podstatně nižší, což s sebou nese hluboké ekonomické i strukturální důsledky.

Energetická transformace potřebuje desetiletí

Jednou z nejdůležitějších Smilových tezí je, že velké energetické přechody probíhají mnohem pomaleji, než by odpovídalo politickým očekáváním. Přechod od dřeva k uhlí, následný nástup ropy a zemního plynu i rozvoj jaderné energetiky ukazují, jak dlouho trvá vybudovat novou infrastrukturu a proměnit fungování celé ekonomiky.

Historické energetické přechody se obvykle měří na desítky let, často na období přesahující půl století. Jednotlivé zdroje se navíc zpravidla nevystřídají ze dne na den. Nové zdroje se prosazují vedle těch stávajících, jejichž využívání pokračuje kvůli existujícím elektrárnám, průmyslovým zařízením, dopravním systémům a investicím.

Tento pozvolný historický vývoj naráží na moderní iluzi o „rychlých technologických skocích“, kterou v nás pěstuje svět softwaru a digitálních technologií. Smil kritizuje představu technologických vizionářů, že energetiku lze transformovat stejně bleskově jako mobilní telefony nebo software. Fyzický svět masivní infrastruktury funguje podle zcela jiných zákonitostí než svět digitální. Přestavět miliardy tun oceli, betonu, miliony kilometrů potrubí a elektrických sítí zkrátka nelze provést pouhou „aktualizací softwaru“ nebo novou aplikací.

Tato zkušenost je důležitá také pro současnou evropskou klimatickou politiku. Stanovit cíl pro rok 2050 je administrativně poměrně snadné. Vybudovat do té doby dostatek výrobních kapacit, elektrických sítí, akumulace, záložních zdrojů a nízkoemisních průmyslových provozů představuje podstatně náročnější úkol.

Smilův pohled proto zdůrazňuje význam realistického plánování. Tempo transformace musí odpovídat nejen dostupným technologiím, ale také možnostem průmyslu, financování, těžby surovin a výstavby infrastruktury.

Fosilní paliva zůstávají páteří světové energetiky

Navzdory rychlému rozvoji solární a větrné energetiky se svět stále opírá především o uhlí, ropu a zemní plyn. Fosilní paliva dlouhodobě pokrývají přibližně čtyři pětiny celosvětové spotřeby primární energie. Jejich podíl sice postupně klesá, absolutní spotřeba však zůstává vysoká a v některých obdobích dál roste.

Důvodem je především rostoucí energetická poptávka. Rozvojové země budují průmysl, dopravní infrastrukturu, města a elektrické sítě. Miliony lidí získávají přístup k elektřině a moderním službám, což zvyšuje jejich životní úroveň, zároveň však vyžaduje další energetické zdroje.

Zde se naplno projevuje globální rozměr dekarbonizace. Zatímco vyspělé země usilují o snižování emisí, miliardy lidí v Asii a Africe potřebují další energii pro rozvoj průmyslu, infrastruktury a základních služeb. Dostupnost energie přitom úzce souvisí s hospodářským rozvojem a životní úrovní. Úspěch globálního snižování emisí proto závisí také na tom, zda nové nízkoemisní zdroje dokážou pokrýt rostoucí poptávku v těchto regionech.

Solární a větrné elektrárny tak mohou přinášet významné množství nové nízkoemisní elektřiny, aniž by se současně snižovala celková spotřeba fosilních paliv. Pokud celosvětová poptávka po energii roste rychleji, než přibývá nízkoemisních zdrojů a než se daří nahrazovat stávající fosilní kapacity, výsledkem může být růst výroby z obou skupin zdrojů.

Tento rozdíl mezi relativním podílem a absolutním množstvím energie patří k důležitým hlediskům při hodnocení výsledků klimatické politiky. Samotný počet instalovaných solárních panelů nebo větrných turbín ještě nevypovídá o tom, kolik uhlí, ropy a zemního plynu se skutečně přestalo spotřebovávat.

Čtyři materiály, bez kterých se moderní svět neobejde

Smil ve svých pracích opakovaně upozorňuje na čtyři skupiny materiálů, které jsou pro moderní civilizaci mimořádně důležité. Jde o amoniak, ocel, cement a plasty. Jejich význam ukazuje, proč je dekarbonizace průmyslu technicky i ekonomicky tak náročná.

Amoniak je základní surovinou pro výrobu dusíkatých hnojiv, která významně přispívají k výnosům současného zemědělství. Jejich rozšíření umožnilo uživit mnohem větší světovou populaci, než jakou by za jiných podmínek dokázala uživit zemědělská půda. Výroba amoniaku však potřebuje vodík a značné množství energie. Vodík se dnes ve velké míře získává ze zemního plynu, případně se používají jiné fosilní suroviny. Výroba s využitím nízkoemisního vodíku je technicky možná, její širší rozvoj ale závisí na ceně elektřiny, dostupnosti infrastruktury a investicích.

Ocel tvoří základ budov, mostů, železnic, automobilů, strojů i energetické infrastruktury. Větrné elektrárny, přenosové soustavy a nové průmyslové provozy vyžadují velké množství kovů. Tradiční výroba oceli ve vysokých pecích je přitom spojena s využíváním koksovatelného uhlí. Nízkouhlíkové postupy existují, včetně výroby s využitím vodíku a elektrických obloukových pecí, jejich rozšíření však vyžaduje investice, vhodné vstupní suroviny a dostatek nízkoemisní energie.

Cement je klíčovou složkou betonu a jedním z nejpoužívanějších průmyslových materiálů na světě. Při jeho výrobě vznikají emise spalováním paliv, ale také samotnou chemickou přeměnou vápence na slínek. Ani úplný přechod na elektřinu z obnovitelných zdrojů by proto všechny emise z výroby cementu neodstranil. Potřebné jsou další postupy, například omezení podílu slínku, využívání alternativních materiálů a zachycování oxidu uhličitého.

Plasty zase nacházejí uplatnění v medicíně, elektronice, dopravě, stavebnictví i potravinářství. Mnohé se vyrábějí z ropy a zemního plynu. Jejich nahrazení jinými materiály může v některých případech snížit ekologickou zátěž, jindy však přináší vyšší spotřebu energie, větší hmotnost nebo kratší životnost výrobků.

Tyto příklady ukazují, že energetická transformace zahrnuje celý průmyslový systém. Výrobci potřebují spolehlivé dodávky energie, dostupné suroviny a technologie, které dokážou fungovat ve velkém měřítku. Řada nízkoemisních řešení už existuje, jejich plošné zavádění však vyžaduje čas a kapitál.

Slunce a vítr potřebují materiály, sítě a akumulaci

Obnovitelné zdroje přinášejí důležité výhody, jejich fungování však má také technické a prostorové nároky. Sluneční záření a vítr mají ve srovnání s fosilními palivy nižší energetickou hustotu. Pro získání velkého množství energie je proto třeba využít rozsáhlé plochy a vybudovat značné množství zařízení.

Výroba panelů, turbín, elektrických kabelů a baterií vyžaduje ocel, hliník, měď, lithium a další suroviny. Těžba a zpracování těchto materiálů spotřebovávají energii a mohou zatěžovat krajinu i vodní zdroje. Výsledná ekologická bilance závisí na konkrétní technologii, způsobu výroby, životnosti zařízení a možnostech recyklace. Obnovitelné zdroje mají během provozu zpravidla nízké emise, jejich výstavba však bez materiálů a průmyslové infrastruktury není možná.

Další výzvou je proměnlivost výroby. Solární elektrárny produkují nejvíce elektřiny během dne, větrné elektrárny podle aktuálních povětrnostních podmínek. Spotřeba domácností a průmyslu se přitom mění v jiném rytmu. Elektrizační soustava proto potřebuje kombinaci různých zdrojů, dostatečné přenosové kapacity, řízení spotřeby, akumulaci a další způsoby vyrovnávání výroby a odběru.

Baterie pomáhají přesouvat elektřinu v čase, jejich možnosti však závisejí na kapacitě, ceně, životnosti a dostupnosti surovin. Krátkodobé ukládání energie během dne je jiný úkol než zajištění dodávek při několikadenním období s nízkou výrobou z větru a slunce. Pro různé časové horizonty proto mohou být zapotřebí odlišná řešení, od baterií přes přečerpávací elektrárny až po řiditelné nízkoemisní zdroje a další formy skladování energie.

Právě zde se ukazuje význam celého energetického systému. Cena samotné výroby elektřiny z jednoho zdroje nevystihuje všechny náklady potřebné k zajištění spolehlivých dodávek. Pro srovnání technologií je třeba zohlednit také sítě, záložní kapacity, akumulaci, životnost zařízení a dostupnost elektřiny v době, kdy ji odběratelé potřebují.

Úspory energie mají význam, který často přehlížíme

Smilův přístup vede také k důrazu na efektivitu. Každá jednotka energie, kterou není nutné spotřebovat, snižuje nároky na výrobu, dopravu paliv, výstavbu infrastruktury a těžbu surovin. Úspory přitom mohou přinášet přímé ekonomické výhody domácnostem i firmám.

Dobře zateplená budova potřebuje méně energie na vytápění. Účinnější průmyslový motor může při stejné výrobě spotřebovat méně elektřiny. Lepší logistika omezuje zbytečné přepravy a delší životnost výrobků snižuje potřebu vyrábět nové. Význam mají rovněž recyklace materiálů a konstrukce výrobků, které umožňují snadnější opravy a opětovné využití součástí.

Samotné zvyšování účinnosti však nemusí vždy vést ke stejně velkému poklesu celkové spotřeby. Levnější provoz může povzbudit větší využívání dané technologie a část úspor tak vyrovnat. Přesto zůstává efektivita jedním z nejdostupnějších způsobů, jak omezovat náklady a spotřebu zdrojů.

Tato snaha o efektivitu se však v širším Smilově pohledu nesmí omezovat pouze na technické parametry přístrojů. Smil zásadně poukazuje na neudržitelnost jednostranného zaměření společnosti na trvalý materiální růst a připomíná objektivní limity naší biosféry. Nekonečný růst na konečné planetě je zkrátka fyzikálně nemožný. Hlubokou transformaci proto nelze uskutečnit pouhou technologickou záměnou zdrojů za zelenější alternativy bez toho, aniž by západní společnost omezila své plýtvání. Podle Smila existuje ve vyspělých společnostech značný prostor pro snížení spotřeby energie, aniž by se zásadně zhoršila kvalita života. Přispět k tomu mohou menší automobily, rozumnější velikost obytných ploch i omezení plýtvání potravinami.

Pro evropský průmysl má tato otázka také význam z hlediska konkurenceschopnosti. Pokud firmy platí vysoké ceny energie, každé snížení její spotřeby může posílit jejich ekonomickou pozici. Investice do účinnějších zařízení, modernizace provozů a využívání odpadního tepla mohou být přínosné i v případě, že se dostupnost nízkoemisní elektřiny bude zvyšovat pomaleji, než se očekávalo.

Klimatické cíle potřebují technickou a ekonomickou oporu

Evropská unie usiluje o dosažení klimatické neutrality do roku 2050. Takový cíl vyžaduje hlubokou proměnu energetiky, průmyslu, dopravy, zemědělství i způsobu vytápění budov. Smilovy práce připomínají, že podobně rozsáhlý úkol nelze hodnotit pouze podle stanoveného termínu nebo objemu ohlášených investic.

Podstatné je, zda existují technologie schopné fungovat v potřebném měřítku, zda je možné je vyrábět a instalovat dostatečně rychle a zda bude k dispozici potřebná energie i materiály. Význam má rovněž cena pro domácnosti a podniky, stabilita dodávek a schopnost evropského průmyslu obstát v konkurenci zemí s odlišnými náklady na výrobu.

To neznamená, že klimatické cíle nemají smysl nebo že rychlejší rozvoj nízkoemisních technologií nemůže přinést významné výsledky. Smilův přínos spočívá především v připomínce, že plánované výsledky je třeba průběžně poměřovat skutečným vývojem a dostupnými daty. Politická vůle sama o sobě nezajistí dostatek elektřiny, surovin, výrobních kapacit ani kvalifikovaných pracovníků.

Podobně je třeba přistupovat i k cenám energií. Zohlednění ekologických škod může být legitimní součástí hospodářské politiky, současně je však nutné sledovat dopady na energeticky náročná odvětví a domácnosti. Pokud se výroba přesune do zemí s méně přísnými pravidly a vyššími emisemi, může být přínos pro globální klima menší, než naznačuje pokles emisí na evropském území.

Václav Smil proto nabízí důležitou protiváhu k příliš jednoduchým představám o rychlosti energetické transformace. Jeho práce ukazují, jak hluboce je moderní život propojen s energií, surovinami a průmyslovými procesy, jejichž proměna vyžaduje rozsáhlé investice a dlouhodobé úsilí. Pro Evropu z toho plyne potřeba spojovat klimatické ambice s technologickou připraveností, dostupnou energií, účinnějším využíváním zdrojů a konkurenceschopným průmyslem.