Spolupráce při řešení ochrany klimatu a bezpečnosti dodavatelských řetězců

Kroky k dosažení klimaticky neutrálních dodávek energie

Rozhovor tec.news s Prof. Dr. Dirkem Uwe Sauerem  o energetických systémech budoucnosti (ESYS)

Ve 21. století je pro naši společnost nesmírně důležitým úkolem nastavit cestu ke klimaticky neutrálnímu světu. Navzdory aktuálním výkyvům počasí, které jsou silně ovlivněny změnou klimatu, jako jsou záplavy v Pákistánu nebo extrémně suché a horké léto ve střední Evropě, se v současnosti hovoří především o vysokých cenách energií a nedostatku plynu způsobeném ruskou agresivní válkou na Ukrajině. Dobrou zprávou je, že opatření na ochranu klimatu a zajištění bezpečnosti dodávek se nemusí vzájemně vylučovat. Přechod na obnovitelné zdroje energie a úspory energie totiž pomáhají snižovat závislost na ruských zdrojích energie, vedou k nižším cenám energie a v dlouhodobém horizontu zajišťují bezpečnost dodávek. S ohledem na současné ceny emisních povolenek CO2 při výrobě elektřiny jsou nyní obnovitelné zdroje energie trvale levnější než všechna fosilní paliva.

Provádění nezbytných opatření k dosažení cílů v oblasti klimatu, které stanovil a právně zakotvil Spolkový ústavní soud, je nyní ztíženo tím, že je třeba šetřit zemním plynem, který měl na mnoha místech překlenout tuto mezeru mnohem rychleji, než se plánovalo.

Krátkodobá opatření 

Velké obavy vzbuzují problematické aspekty v dodávkách zemního plynu v Německu a Evropě. Německá a evropská plynárenská infrastruktura je do značné míry závislá na dodávkách z Ruska – to se týká jak množství plynu, tak kapacity pro jeho dopravu. V krátkém časovém horizontu, tj. během několika měsíců až jednoho roku, se musí stát mnoho věcí. Zastavení ruských dodávek by znamenalo, že v období špičky by nebylo pokryto až přibližně 25 % potřeby plynu z předchozího roku. To jsou závěry studie, kterou zadala akademie v rámci projektu „Energetické systémy budoucnosti“ a kterou provedly Fraunhofer IEG, Fraunhofer SCAI a TU Berlin.

Pokud by Rusko přestalo dodávat plyn, musela by se spotřeba v Evropě v krátkodobém horizontu snížit přibližně o 20 % a ve střednědobém horizontu o 25 % oproti roku 2021, aby se překlenul výpadek dodávek i v době špičky. Toho lze zpočátku dosáhnout (dobrovolnými) úsporami při dodávkách tepla, například snížením teploty v místnostech, a v průmyslu. Důležitou možností je také dočasné využití alternativních zdrojů energie, jako je uhlí pro výrobu elektřiny a ropa pro výrobu tepla.

Kromě toho bude v nadcházejících měsících nutné přestavět a rozšířit zejména evropské plynárenské sítě: jsou zapotřebí další terminály pro zkapalněný plyn, aby bylo možné zajistit dodávky z nových partnerských zemí. V mnoha případech se bude muset směr toku zemního plynu v Evropě obrátit. A je zapotřebí větší kapacity plynovodů, zejména na hranicích států (tzv. interkonektory).


Německo bude v budoucnu do značné míry závislé na solidaritě ostatních členských států EU, ale bude také hrát ústřední roli při skladování a další dopravě zemního plynu do sousedních zemí. To si vyžádá nákladné investice; klesající spotřeba plynu bude znamenat, že tyto investice již nebudou ve střednědobém horizontu potřeba, ale v krátkodobém horizontu jistě pomohou pokrýt poptávku po plynu. 

Pokrok v oblasti energetické transformace

Zároveň je třeba zahájit změnu systému na mnoha úrovních, aby bylo dosaženo klimatické neutrality a zajištěna bezpečnost dodávek – a to jak ve střednědobém, tak v dlouhodobém horizontu. Proto je naléhavě nutné využít potenciálu efektivity. Rekonstrukce budov je pro dosažení tohoto cíle zásadní. Míra renovace již mnoho let stagnuje na úrovni kolem 1 %. V nadcházejících desetiletích je však nezbytné dosáhnout alespoň 1,5 %, nebo ještě lépe 2 %. Kromě toho je třeba urychleně vyměnit generátory tepla a přejít od zemního plynu k obnovitelným zdrojům energie – především k využívání ekologické elektřiny v elektrických tepelných čerpadlech. V oblasti mobility je naléhavě nutné přejít na elektromobily a paliva na bázi vodíku, například u lodí a letadel.

Dalším hlavním úkolem je přeorientování průmyslu. Vysoké ceny energií a surovin v současnosti ohrožují konkurenceschopnost evropského průmyslu. Účelem hraniční vyrovnávací daně na evropské úrovni je odpovídajícím způsobem zdražit dovoz výrobků, které jsou vyráběny s vyššími emisemi CO2. Přechod na klimaticky neutrální výrobní procesy proto znamená snížení závislosti na zemním plynu a dekarbonizaci průmyslu. Obě opatření mohou hrát roli při zvyšování konkurenceschopnosti. S emisemi CO2 ve výši zhruba 181 milionů tun v uplynulém roce se však dnešní průmysl stále pohybuje těsně pod roční úrovní emisí stanovenou spolkovým zákonem o ochraně klimatu, zatímco odvětví mobility a stavebnictví cíle zjevně nesplnilo.

Vodík a produkty jeho syntézy (např. metan, metanol, amoniak, kapalné uhlovodíky podobné benzínu, naftě nebo těžké ropě) budou ústřední složkou procesu transformace průmyslu. Průmyslové systémy se obvykle pořizují na dlouhou dobu a jen zřídkakdy se vyměňují, což znamená, že přechod na klimaticky neutrální procesy je obzvláště časově kritický. Tuto změnu by mohlo pomoci provést zavedení smluv o rozdílu uhlíkových emisí (CCfD). Tyto smlouvy mají kompenzovat rozdíl v nákladech, který vzniká při používání postupů šetrných ke klimatu ve srovnání s konvenčními postupy. Mohou tak nabídnout jistotu investic a zároveň podpořit společnosti během přechodu. Podobným nástrojem, který úspěšně podnítil zavádění obnovitelných zdrojů energie, byl zákon o obnovitelných zdrojích energie (EEG).

Aby bylo možné rychle zvýšit výrobu vodíku a produktů jeho syntézy, je třeba podpořit výstavbu elektrolyzérů v Německu a Evropě. Stejně tak je třeba vytvořit vhodnou vodíkovou infrastrukturu, která usnadní dopravu a skladování tohoto zdroje energie. Je však nepravděpodobné, že by Německo bylo schopno samo vyrobit takové množství zeleného vodíku, jaké bude v budoucnu zapotřebí. Z tohoto důvodu je důležité, aby byly v počáteční fázi vytvořeny dovozní struktury s ostatními zeměmi, a to jak v rámci EU, tak mimo ni. Tato nová partnerství by měla být koncipována tak, aby byla udržitelná a rovnocenná s dodavatelskými zeměmi. 

Vodík, úspory energie a transformace průmyslu jsou nezbytnými kroky pro dosažení uhlíkové neutrality. Nemělo by se však přehlížet, že základem klimaticky neutrálních dodávek energie v Německu je rychlý a masivní rozvoj obnovitelných zdrojů v podobě větrných turbín a fotovoltaiky v Německu, v Evropě i ve světě.

Jedná se o pilíře energetického systému, bez nichž nemůže být přechod úspěšný. Pokud jde o budoucí zajištění dodávek energie, představují obnovitelné zdroje energie příležitost a zároveň předpoklad pro vytvoření triády cílů energetické politiky – sem patří bezpečnost dodávek, cenová dostupnost a ohleduplnost k životnímu prostředí. 

V oblasti obnovitelných zdrojů energie nás stále čekají velké výzvy, protože mezi požadovanou kapacitou a počtem nových větrných turbín a fotovoltaických systémů, které se každoročně budují, je značný rozdíl. Aby se dohody na papíře staly skutečností, je třeba odstranit překážky na různých úrovních a zvýšit tempo expanze. Rozsah požadovaných opatření je široký, např.: 

  • standardní kritéria pro ochranu přírody v projektech rozšiřování, která dále posilují právní a investiční jistotu projektů obnovitelných zdrojů,
  • navýšení lidských zdrojů a cílené další vzdělávání v kancelářích a úřadech s cílem podpořit rychlejší a právně bezpečné posuzování žádostí,
  • povinné cíle pro rozlohu půdy, např. pro větrnou energii na pevnině; vícenásobné využití půdy (např. pomocí zemědělských solárních elektráren nebo plovoucích solárních elektráren, ale také přírodních oblastí k posílení populací planě rostoucích rostlin, hmyzu, hlodavců nebo ptáků),
  • výstavba všech vhodných střech budov,
  • zapojení obyvatel do rozhodovacích procesů i do investičních příležitostí od samého počátku a aktivní podpora přijetí plánovaného rozšíření,
  • zlepšení informačních projektů a finanční zapojení místních komunit,
  • rozšíření výrobních kapacit fotovoltaických a větrných elektráren v Evropě,
  • rozšíření personálu v oblasti obchodu a stavebnictví.

V neposlední řadě je třeba přizpůsobit celý systém zásobování energií požadavkům nových, volatilních zdrojů energie. Abychom byli schopni absorbovat tato množství elektřiny, která jsou závislá na ročním období i denní době, a abychom byli schopni vyrovnat regionální rozdíly, potřebujeme celoevropské rozšíření elektrických sítí a posílení distribučních sítí, zejména pro elektřinu z tepelných čerpadel. 
 

Je také třeba rozšířit systémy skladování energie, které přizpůsobují kolísavou výrobu energie z obnovitelných zdrojů cyklům spotřeby, a potřebujeme výrazně větší digitalizaci a inteligentní řízení všech souvisejících komponent a řešení, abychom mohli pružně přizpůsobovat spotřebu. Jedním z příkladů je použití akumulátorů v elektromobilech. Na konci roku 2021 se kapacita těchto akumulátorů v Německu již vyrovnala celkové kapacitě všech německých přečerpávacích elektráren.

Výhled do budoucna

Realizace krátkodobých a dlouhodobých opatření uvedených v tomto článku je nezbytná, aby bylo možné i nadále udržet zabezpečení dodávek na vysoké úrovni, která je pro Německo jako průmyslovou lokalitu klíčová, a zároveň dosáhnout cílů v oblasti ochrany klimatu. Pokud se tato opatření spojí s dalšími kroky v oblasti dopravy, zemědělství a digitalizace, je možné, že se Evropa do poloviny století stane prvním klimaticky neutrálním kontinentem. Rozsah úkolů pro dosažení tohoto cíle je obrovský. To by nám však nemělo bránit v tom, abychom podnikali velké a odvážné kroky. Budou přijata rozhodnutí, která nejsou optimální, ale vyčkávání způsobí mnohem větší ekonomické a ekologické škody. 

 

Prof. Dr. Dirkem Uwe Sauerem