Přechod od dovážených fosilních paliv na elektrickou energii není jen o emisích a ceně, ale i o příležitosti omezit závislost na nespolehlivých dodavatelích fosilních paliv, eliminovat možnost každoročního vydírání před zimou Ruskem a zbavit se výkyvů trhu kvůli panice z toho, že hurikán na někde opačné straně světa poškodil ropnou plošinu. Při použití elektřiny neposíláte své peníze daleko, obvykle místním výrobcům nebo do sousední země. Elektrickou energii v síti lze navíc postupně vyčistit zvyšováním poměru čistších zdrojů, na rozdíl od uhlí, plynu nebo ropy.
Boj se změnou klimatu je přinejmenším komplikovaný. Ale tady je dobré pravidlo, jak začít: Elektrifikujte všechno.
Nahraďte technologie, které stále fungují na spalovací pohon, jako jsou vozidla na benzin a vytápění a chlazení na zemní plyn, alternativami na elektřinu, jako jsou elektromobily a tepelná čerpadla. Připojte co nejvíce naší spotřeby energie k elektrické síti. Potřebu elektrifikace dobře chápou odborníci na klima a energetiku, ale nejsem si jistý, zda ještě pronikla mezi veřejnost; shoda na ní je poměrně nová. Po celá desetiletí byl tradiční názor opačný: Z hlediska úspory energie bylo často nejlepší spalovat fosilní paliva na místě ve stále úspornějších zařízeních.
Proč se tedy tradiční názor změnil? Na tom se podílí několik faktorů; projdu tři nejdůležitější.
1. Existuje cesta k bezuhlíkové elektřině
Kontext energetiky se v posledních desetiletích změnil v souvislosti s rostoucími obavami z globálního oteplování. Vyhnout se nebezpečné změně klimatu znamená co nejrychleji se přiblížit nulovým emisím uhlíku. Jak se můžeme dostat na nulu?
Spotřebitelské energetické technologie se dělí na dva základní typy: technologie na elektřinu (vše, co se připojuje do zásuvky nebo má baterii) a technologie, které přímo spalují paliva, jako je ropa, benzín, zemní plyn nebo biomasa. Tepelné čerpadlo versus kotel na zemní plyn; elektromobil versus auto na plyn; solární systém + úložiště versus dieselový generátor.
Víme, nebo alespoň máme docela dobrou představu o tom, jak dostat elektřinu na nulovou úroveň emisí uhlíku. Existují možnosti: větrná, solární, jaderná, vodní, geotermální energie a uhlí nebo zemní plyn se zachycováním a sekvestrací uhlíku (CCS). Existuje spousta neshod o tom, jaká kombinace těchto zdrojů bude přesně potřeba, abychom se dostali k bezuhlíkové síti, a jaká kombinace centralizovaných a distribuovaných zdrojů a jaká kombinace řešení na straně nabídky a na straně poptávky – ale panuje široká shoda, že cesty k plně čisté elektřině existují.
Bez ohledu na to, jak účinný bude automobil na benzín, nemůže odstranit emise uhlíku. Jediná v současnosti životaschopná alternativní kapalná paliva – biopaliva – se ukázala jako problematická z nejrůznějších ekologických a ekonomických důvodů. Takzvaná biopaliva typu drop-in (fungující ve stávajících spalovacích motorech) by byla vítána a některá by pravděpodobně mohla snížit emise uhlíku, ale zatím neexistuje žádná vyhlídka na praktická, škálovatelná biopaliva bez emisí uhlíku (nebo biomasy). Neexistuje žádná jasná cesta k nule.
(Jednou z možností s nulovými emisemi uhlíku je „syntetický plyn“, který využívá elektřinu k odštěpení vodíku z vody a následně jej mísí s oxidem uhličitým za vzniku náhradních uhlovodíkových paliv. Do komerčního využití je však ještě daleko.)
Pokud víme, jak vyčistit elektřinu, a zatím nevíme jak vyčistit spalovací paliva, má smysl začít nahrazovat spalovací technologie elektrickými, pokud je to možné.
2. Čistší elektřina „zvedá všechny lodě“
Ve vyspělém světě získává většina spotřebitelů elektřinu z rozvodné sítě (dokonce i ti, kteří do sítě přispívají i střešními solárními panely). Jste-li připojeni k síti, vše, co používáte a co je poháněno elektřinou, je z hlediska uhlíku/klimatu stejně čisté jako tato síť.
To má několik hlubokých důsledků. Znamená to, že dokud snižujeme emise uhlíku v síti, je každé jednotlivé elektrické zařízení po celou dobu své životnosti čistší. Abychom si uvědomili, jak to funguje, představme si dva systémy vytápění v domácnosti, kamna na zemní plyn a tepelné čerpadlo na elektřinu.
Míra emisí uhlíku u kamen na zemní plyn je v podstatě pevně daná jejich konstrukcí. Po celou dobu své dvacetileté životnosti bude vypouštět stejnou úroveň emisí uhlíku na jednotku tepla.
Po stejných 20 let bude energetická síť, ze které tepelné čerpadlo čerpá elektřinu, stále čistší – méně uhlí, více obnovitelných zdrojů. To znamená, že emise uhlíku na jednotku tepla tepelného čerpadla budou po celou dobu jeho životnosti klesat. Jeho ekologické parametry se zlepšují s tím, jak se zlepšuje síť.
Totéž platí pro automobily. Vozidlo se spalovacím motorem (ICE) bude emitovat zhruba stejnou úroveň emisí uhlíku na kilometr po celá desetiletí své životnosti; jediná šance na zlepšení je, když se konečně opotřebuje a nahradí novým vozem. Naproti tomu, pokud bude síť stále ekologičtější, emise oxidu uhličitého na kilometr u elektromobilu budou po celou dobu jeho životnosti klesat.
U techniky, která funguje na kapalná paliva, je jedinou příležitostí ke snížení emisí uhlíku konec životního cyklu, kdy je nahrazena. U techniky na elektřinu je zlepšování neustálé – a mnohem, mnohem rychlejší. (Pozn. přísloví „Příliv zvedá všechny lodě“)
3. Nové využití elektřiny umožňuje více obnovitelných zdrojů v síti
Větrná a solární energie nejsou jako konvenční zdroje energie. Nemohou být zapínány a vypínány nebo „dispečersky řízeny“ provozovateli sítě. Přicházejí a odcházejí s větrem a sluncem; provozovatelé sítí se jim musí přizpůsobit, nikoli naopak.
Jedním z problémů, se kterými se provozovatelé sítí potýkají, když síť začne absorbovat více větrných a solárních zdrojů, je, že v některých obdobích – zejména za slunečného nebo větrného počasí – obnovitelné zdroje vyrábějí více energie, než je síť schopna využít, a v jiných obdobích vyrábějí pouze zlomek toho, co síť potřebuje. Tyto výkyvy jsou tím extrémnější, čím více se přidává větrné a solární energie, což vytváří tolik diskutovanou „kachní křivku“ v poptávce po elektřině:
Aby bylo možné absorbovat více variabilních obnovitelných zdrojů, potřebuje síť způsoby, jak tyto velké výkyvy vyrovnat.
Existují tisíce a tisíce způsobů, jak toho dosáhnout. Jedním z nich je „dispečerské zatížení“, tj. spotřeba energie, kterou lze naplánovat a která v době špičkové výroby odebírá více energie a v některých případech v době poklesů uvolňuje čistou energii zpět do sítě.
Přechod dopravy a vytápění/chlazení na elektřinu by vytvořil obrovský nový zdroj dispečerského zatížení. Přebytečnou elektřinu z obnovitelných zdrojů lze skladovat v bateriích elektromobilů nebo jako teplo v ohřívačích vody či led v klimatizačních zařízeních a využívat ji v době, kdy se výroba elektřiny z větrných a solárních elektráren zpomalí.
Přidání většího dispečerského zatížení znamená, že síť bude schopna bezpečně pojmout mnohem vyšší úroveň větrné a solární energie. Souhrnně lze říci, že jednoduchý plán dekarbonizace a všechny tyto tři výhody elektřiny naznačují stejnou strategii pro hlubokou dekarbonizaci, která má dva směry:
1.Vyčistěte elektřinu.
2.Elektrifikujte všechno.
Odborníci se na elektrifikaci shodují, ale přidávají varování
Článek v Electricity Journal z roku 2016 hovoří o tom, co jsem právě popsal jako „elektrifikaci prospěšnou pro životní prostředí“. Konstatuje, že shoda odborníků na elektrifikaci se poměrně rozšířila. Zde jsou odkazy na několik nedávných zpráv a významných odborníků, kteří zdůrazňují, že „přechod na elektrickou energii“ má zásadní význam pro splnění cílů v oblasti emisí uhlíku:
Ekonomika životního prostředí a energetiky (E3)
Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL)
Mark Jacobson a jeho kolegové ze Stanfordovy univerzity
projekt OSN Sustainable Development Solutions Network (Síť řešení udržitelného rozvoje) Deep Decarbonization Pathways (Cesty hluboké dekarbonizace).
Kalifornská rada pro vědu a technologie
Zpráva EnergyVision centra Acadia Center
Jeffrey Sachs z Kolumbijské univerzity a Johan Rockström ze Stockholmské univerzity.
A Bill Nye the Science Guy.
Ale je tu problém. Naše energetické plánování jen zřídkakdy využívá komplexní pohled, který je nutný k tomu, abychom viděli a měřili přínosy změny paliva. Přesněji řečeno, naše energetické metriky to příliš dobře nezachycují. A tak nás naše politika může nevědomky odrazovat.
Mnoho veřejných politik se snaží podporovat energetickou účinnost, ale jak autoři článku v Electricity Journal – Keith Dennis z National Rural Electric Cooperative Association a Ken Colburn a Jim Lazar z Regulatory Assistance Project – upozorňují, energetická účinnost není přesně to, co chceme. To, co chceme, je emisní účinnost, tj. dosáhnout stejného množství práce s menším množstvím uhlíku. (Pokoušejí se pro to vymyslet nový termín, „emisní účinnost“, ale to si nechám ujít).
Jde o tohle: pokud stát přesune část dopravy a tepla z budov na elektřinu, může celková spotřeba elektřiny vzrůst a průměrná účinnost odvětví elektřiny může přinejmenším dočasně klesnout, i když emise uhlíku v celém hospodářství klesnou. Politiky, jako je plán čisté energie, by za to stát perverzně penalizovaly.
Tím, že se politiky jako CPP zaměřují výhradně na odvětví elektřiny a energetickou účinnost, opomíjejí možnosti elektrifikace prospěšné pro životní prostředí. Dokonce i elektrická technologie, která je průměrná z hlediska energetické účinnosti, může pomoci zabránit emisím ze špinavějších alternativ na kapalná paliva. Tyto emise, kterým se předejde, je třeba vzít v úvahu. „[E]nergetická účinnost,“ upozorňují autoři, „je neadekvátní metrikou pro měření výkonnosti technologií, pokud jde o emise skleníkových plynů“.
Podstatná elektrifikace bude vyžadovat cílenou politiku
Zastánci uhlíku odpoví, že to je dobrý argument pro zavedení celohospodářské ceny uhlíku, která by podpořila všechny strategie snižování emisí uhlíku bez zvýhodnění. A nemýlí se. Ale je třeba si uvědomit, že vliv ceny uhlíku na ceny benzinu (například) je poměrně okatý. Daň z uhlíku ve výši 20 USD za tunu zvýší cenu galonu benzinu asi o 20 centů. Dokonce i 100 dolarů za tunu, což je mnohem vyšší částka, než o jaké nyní kdokoli uvažuje, přidá na galon benzinu jen asi 1 dolar – což není nic, ale zdaleka ne dost silné na to, aby to vedlo k rychlému a masovému přechodu od vozidel se spalovacím motorem k elektromobilům.
Politická hádanka: jak to urychlit. Uhlíková daň zasáhne nejprve odvětví elektřiny, právě proto, že právě v něm je snížení emisí uhlíku nejlevnější. Doprava, která je v mnoha ohledech nejobtížnějším úkolem, bude daní zasažena jako poslední. Chceme-li v době, kdy jsou fosilní paliva levnější než kdy jindy, prosadit plošný přechod dopravy a vytápění na elektřinu, bude to vyžadovat něco razantnějšího a cílenějšího než jakoukoli realistickou cenu uhlíku.
Přesto je nyní jasné, že hluboká dekarbonizace bude zahrnovat přesunutí co největšího množství spotřeby energie do elektrických sítí. Prozíravá politika se bude snažit tento proces urychlit a dosáhnout trvalých výhod elektrifikace mnohem dříve. Taková politika by zahrnovala značné krátkodobé investice pro návratnost v dlouhodobém horizontu, což není zrovna silnou stránkou demokratické politiky za nejlepších okolností, a takové okolnosti … nejsou.
Přesto tento pohled vnáší do bezprostředních výzev klimatické politiky vítanou jasnost. Ještě jednou pro ty vzadu:
Vyčistěte elektřinu.
Elektrifikujte všechno.
By David Roberts@drvolts Updated Oct 27, 2017, 8:48am EDT