Některé jazyky na těchto stránkách mohou být strojově přeloženy a mohou obsahovat chyby. Pomozte nám vylepšit ji Přečtěte si anglický originál
Větrná turbína Mod-1 firmy NASA stojící na kopci v Boone, Severní Karolína, 1979.
Zelená iniciativa

Porovnání zdrojů energie

Každá kilowatthodina má skrytou historii: důl, továrnu, komín nebo čepel – srovnejte je upřímně a obrázek bude jasnější než debata.

NASA Glenn Research Center

V roce 1979 NASA na hoře v Severní Karolíně zapnul Mod-1, dvoulistovou větrnou turbínu s rotorem o průměru 61 metrů. Byla to jedna z největších turbín své doby a jeden z prvních pokusů o zapojení větrné energie do rozvodné sítě. O čtyři desetiletí později jsou větrná a solární energie nejrychleji rostoucími zdroji elektřiny na planetě. Abychom pochopili proč a co stále ještě nedokážou, pomáhá srovnávat každý zdroj za stejných podmínek.

Celý život, ne jen komín

Emise z elektrárny se nezastaví u jejího komína. Je třeba vyrobit ocel a beton, těžit a přepravovat palivo a nakonec vše rozebrat. Posouzení životního cyklu to vše přidává na kilowatthodinu. Přezkum stovek takových studií, který provedla IPCC, dává jasné pořadí: uhlí vypouštělo kolem 820 gramů ekvivalentu CO2 na kilowatthodinu, plyn asi 490, zatímco větrné, jaderné a vodní energie jsou kolem 10 až 25, a solární kolem 40 až 50.

Bezpečnost vypráví podobný příběh. Pokud počítáme úmrtí v důsledku nehod a znečištění ovzduší na jednotku elektřiny, jsou uhlí a ropa zdaleka nejnebezpečnějšími zdroji, protože jejich spalováním se vzduch plní částicemi. Větrná, jaderná a solární energie jsou stokrát bezpečnější.

820 gEkvivalent CO2 na kWh z uhlí, medián životního cyklu (IPCC AR5)
11 gEkvivalent CO2 na kWh z pobřežní větrné energie (IPCC AR5)
24.6úmrtí na TWh z uhlí, oproti 0,04 pro vítr (Náš svět v datech)

V čem je každý zdroj dobrý

  • Uhlí a plyn lze zapnout v případě potřeby, ale nesou nejvyšší emise a znečištění. Při spalování plynu se uvolňuje zhruba poloviční množství CO2 než při spalování uhlí, ačkoliv úniky metanu tuto propast zužují.
  • Jaderná energie je stabilní, s velmi nízkými emisemi a malým půdním záběrem; jeho výstavba je drahá a pomalá a odpady musí být zpracovávány po velmi dlouhou dobu.
  • Vodní energie Je flexibilní a nízkouhlíková, ale přehrady zaplavují údolí a mění řeky.
  • Vítr patří mezi nejlevnější nové zdroje elektřiny; mění se s počasím a vyžaduje prostor, sítě a stále častěji skladování.
  • Solární je levný, modulární a hodí se na střechy od vesnic po mrakodrapy; v noci nevyrábí nic a v zimě méně.
Dva obří rýpadla s lopatovým kolem v rozsáhlém písečném povrchovém dole, se zelenými poli a řadou větrných turbín na obzoru.
Rýpadla s lopatovým kolem v povrchovém hnědouhelném dole Garzweiler na západě Německa, 2019, s větrnými turbínami na obzoru. U uhlí začíná skrytá historie jedné kilowatthodiny v dole, jako je tento. Photo: Arne Müseler, CC BY-SA 3.0 DE

Neexistuje žádný dokonalý zdroj. Existují jen lepší a horší směsi, a taková směs je na nás.

Chybějící prvek: flexibilita

Výzvou čistého energetického systému není vyrábět v průměru dostatek energie, ale každou sekundu sladit nabídku a poptávku. Baterie, čerpaná vodní energie, silnější sítě sdílející energii napříč regiony, poptávka, která sleduje slunce a vítr, a pevné nízkouhlíkové zdroje – to vše vyplňuje tuto mezeru. Proto také zkoumáme modulární generaci, která může být umístěna tam, kde je spotřebováváno napájení, jako například Fan Wall.

Osvědčená řešení: sítě, které se již změnily

Čistá elektřina není jen předpověď. Několik zemí přebudovalo většinu svých dodávek energie během jedné generace, přičemž každá z nich využila zdroje, které měla: vítr, vodu, teplo Země nebo slunce. Všechna níže uvedená čísla jsou podíly na výrobě elektřiny v jednotlivých zemích, podle Ember a Energy Institute sestavených Our World in Data, pokud není uveden jiný zdroj.

  • Dánsko: větrná energie jako páteř. Fosilní paliva tvořila v roce 2000 84 procent dánské elektřiny a v roce 2024 to bude 11 procent. Větrné turbíny tvořily 58 procent, bioenergie asi pětinu a solární energie se od roku 2012 zvýšila z téměř nuly na 11 procent.
  • Uruguay: přechod za méně než deset let. Uruguay se v sušších letech spoléhal na své přehrady a spalování ropy a plynu; v roce 2008 tvořila fosilní paliva 39 procent jeho elektřiny. Větrná energie vzrostla z přibližně 1 procenta v roce 2013 na 32 procent v roce 2018. I v roce 2023, kdy bude výroba z vodních elektráren velmi nízká, budou fosilní paliva tvořit méně než 8 procent a v roce 2024 asi 1 procento.
  • Keňa: teplo z Rift Valley. Geotermální energie z parních vrtů v údolí Rift Valley vyráběla 10 procent keňské elektřiny v roce 2000 a 45 procent v roce 2024, více než jakýkoli jiný zdroj. S vodní, větrnou a solární energií je nyní více než devět desetin keňské elektřiny obnovitelné, oproti 40 procentům v roce 2000.
  • Skotsko: více, než potřebuje. Skotsko vyprodukovalo v roce 2024 rekordních 38,4 TWh obnovitelné elektřiny, z toho 30,1 TWh z větru, a do zbytku Spojeného království vyvezlo o 19,7 TWh více elektřiny, než kolik dováželo (Skotská vláda, 2025).
  • Velká Británie: konec uhlí. V roce 2000 pocházely tři čtvrtiny britské elektřiny z fosilních paliv; v roce 2024 to bude asi třetina a vítr tvoří 29 procent. Na podzim roku 2024 byla po 50 letech uzavřena poslední uhelná elektrárna Ratcliffe-on-Soar, což z Británie učinilo první velkou ekonomiku, která přestala spalovat uhlí pro výrobu energie (Vláda Spojeného království, 2024).
  • Brazílie: voda, pak vítr a slunce. Vodní energie dodává většinu brazilské elektřiny po celá desetiletí. Od roku 2010 země rychle přidala větrnou a solární energii: společně vyráběly v roce 2024 24 procent své elektřiny, oproti méně než půl procentu v roce 2010.
  • Kostarika: téměř všechny obnovitelné. Vodní, geotermální a větrná energie dodávají více než 98 procent elektřiny v Kostarice každý rok od roku 2015.
  • Bangladéš: světlo bez sítě. Mnoho vesnic v Bangladéši bylo daleko od jakéhokoli elektrického vedení. Od ledna 2003 bangladéšská finanční společnost IDCOL, nejprve podporovaná Světovou bankou, financovala malé solární domácí systémy pro venkovské domácnosti mimo rozvodnou síť. Do ledna 2019 bylo instalováno asi 4,1 milionu, což přineslo solární elektřinu asi 18 milionům lidí, 12 procentům populace, kteří osvětlili své domovy petrolejovými lampami (IDCOL).
Bílá pára stoupající z dlouhé nízké geotermální elektrárny na suchém svahu pod zataženou oblohou.
Geotermální elektrárna Olkaria III poblíž Naivashy v údolí Rift Valley v Keni. Pára z takovýchto vrtů dnes tvoří více keňské elektřiny než jakýkoli jiný zdroj. Photo: Bbossoxx, CC BY-SA 4.0

Proč se to stalo levným: křivka učení

Důvodem, proč se tyto přechody urychlily, je cena. Solární modul stál v roce 1975 asi 132 dolarů za watt a v roce 2024 bude stát 27 centů, což je v dnešních penězích o 99,8 procent levnější (Our World in Data). Ekonomové nazývají tento vzor Křivka učení: pokaždé, když se celková instalovaná kapacita zdvojnásobila, cena modulu klesla zhruba o pětinu až čtvrtinu, protože továrny rostly, návrhy se zlepšovaly a dodavatelské řetězce dozrávaly. Baterie se vydaly stejnou cestou. Lithium-iontové články stojí kolem 9200 dolarů za kilowatthodinu v roce 1991 a 78 dolarů v roce 2024, více než o 99 procent méně (Ritchie, Náš svět v datech), a průměrná cena baterie klesla o 20 procent jen v roce 2024, na 115 dolarů za kilowatthodinu (BloombergNEF, 2024).

Nejlevnější energií budoucnosti je ta, kterou budeme budovat. Každý nainstalovaný panel zlevňuje následující.

Překonat referenční hodnotu: výzva k předkládání nápadů

Výše uvedené srovnání nám dává jasné ponaučení: jakýkoliv nový způsob výroby nebo úspory energie musí konkurovat zdrojům, které jsou již levné a čisté. Na budově je měřítkem střešní solární panel. To je vysoká laťka, a to je přesně důvod, proč chceme více lidí o tom přemýšlet. Naše vlastní Fan Wall je jedna z myšlenek, kterou otevřeně testujeme, včetně toho, kde selhává. Je to jen jedna myšlenka. Skutečným úkolem je najít řešení problémů, které přetrvávají: noční a zimní energie, vytápění domácností a průmyslu, přeplněné střechy a sítě, které potřebují flexibilitu.

Letecký pohled na předměstí červených a šedých střech mezi zahradami a stromy, mnoho z nich pokryté tmavými solárními panely.
Předměstské střechy se solárními panely v Canbeře, Austrálie. U budovy je to měřítko, které musí každý nový nápad překonat. Photo: Benlisquare, CC BY-SA 4.0

Rádi bychom slyšeli vaše nápady a existují dva způsoby, jak se nápad může odsud dostat.

  • Pitch potřebuje fungující model. Někteří členové nadace mohou mít kontakty, kteří by mohli slyšet pitch pro silný nápad. Aby se nápad mohl prezentovat, potřebuje fungující model ze skutečného života, který skutečně vyrábí energii a jehož výkon je měřen na přístroji, nikoliv prohlašován. Prototyp o velikosti konvice s zaznamenaným měřičem říká více než jakýkoli výkres.
  • Papírové nápady jsou také vítány. Dobře argumentovaný nápad bez hardwaru může být stále publikován zde na webových stránkách, pokud je solidní: fyzika se kontroluje, čísla jsou upřímná a nejlevnější test je jasný. Takto dobré nápady najdou lidi, kteří je mohou realizovat.

Buďte realističtí ohledně rozdílu: získání kapitálu bez fungujícího modelu je velmi obtížné a nic zde není příslibem financování, výnosů nebo představení. Můžeme však slíbit, že tyto údaje budou zveřejněny v seriózním a veřejném znění.

Každá alternativa, vysvětlena

Každý článek se zabývá fyzikou, tvrdými limity, reálnými projekty s naměřenými výsledky, náklady oproti střešním solárním panelům a tím, co by potřeboval funkční prototyp.

Směry stojí za prozkoumání

Jsou to výchozí body s reálnou fyzikou za nimi, každý s limitem, který musí nápad respektovat. Každý nápad na radaru má svůj vlastní podrobný článek, odkaz níže, napsaný se stejnou upřímností jako náš Fan Wall výzkum.

  • Solární povrchy, které dělají dvě práce. Fasády, protihlukové stěny, kryty parkovišť a kanálů, které vyrábějí elektřinu a zároveň zastíňují nebo chrání něco jiného. Hybridní fotovoltaické panely dodávají teplo: zhruba 100 až 700 kWh tepla na metr čtvereční ročně, kromě elektřiny (IEA SHC Task 60, 2020). Limitem je samotné sluneční světlo: přinejlepším asi 1 kW na metr čtvereční. Přečtěte si: solární střechy, které také vyrábějí teplo.
  • Farmy a nádrže, které také sklízejí sluneční světlo. Agrofotovoltaické systémy byly modelovány tak, aby získaly o 35 až 73 procent více ze stejné půdy než samostatné plodiny a panely (Dupraz et al., 2011). Plovoucí solární elektrárny na 30 procentech vhodných nádrží by mohly produkovat asi 9400 TWh ročně, zhruba třetinu dnešní světové elektřiny a snížit odpařování (Jin et al., 2023). Přečtěte si: agrivoltaics a plovoucí solární.
  • Teplo, nejen elektřina. Teplo tvoří asi polovinu světové konečné spotřeby energie (IEA, Renewables 2019). Pískové a kamenné tepelné baterie ukládají levnou větrnou a solární energii po celé týdny; v roce 2025 začala jednotka o výkonu 100 MWh vytápět finské město Pornainen (Polar Night Energy). Tepelná čerpadla ze zemního zdroje dodávají přibližně čtyři jednotky tepla na každou jednotku elektřiny (IEA, 2022). Odpadní teplo z továren, kanalizací a datových center je stále většinou vyhazováno (Forman et al., 2016). Přečtěte si: pískové a tepelné baterie, geotermální tepelná čerpadla a odpadní teplo.
  • Voda, která se již pohybuje. Slapové proudy jsou předvídatelné na desítky let dopředu; pole MeyGen ve Skotsku překročí 50 GWh v roce 2023. Vlny, řeky, zavlažovací kanály a redukční ventily ve vodovodních potrubích – to vše přenáší energii, obvykle jen kilowatt na místo, což je důvod, proč levné standardní konstrukce mají větší význam než ty rekordně vysoké. Přečtěte si: přílivový proud, energii vln a malé a potrubní vodní elektrárny.
  • Vyšší větry. Větrná energie roste s krychlí rychlosti větru a vítr o několik set metrů výše je silnější a stabilnější. Energetické draci jsou pokusem o jejich dosažení; Google Makani zavřel v roce 2020 po třinácti letech, zatímco menší společnosti pokračují v testování. Dobrý nápad zde musí vysvětlit spolehlivost, nejen výkon. Přečtěte si: energetické draky.
  • Využití energie ve správný čas. Přechod na ohřev vody, nabíjení automobilů a chlazení budov je nejlevnější „elektrárna“ ze všech: jen Spojené státy mají do roku 2030 přibližně 200 GW nákladově efektivní flexibilní poptávky (Brattle, 2019). Za energetické nápady se považují i nápady v oblasti softwaru, tarifů a jednoduchých domácích spotřebičů. Přečtěte si: flexibilita poptávky.
Letecký pohled na vícepodlažní parkoviště, jehož horní patro je zakryto dlouhými řadami solárních panelů na ocelových baldachýnech mezi stromy.
Solární markýzy nad nejvyšším patrem parkoviště v Naticku, Massachusetts: stejná plocha zastiňuje auta a vyrábí elektřinu. Photo: Stephen Coffrin, US Department of Energy (public domain)

Co obsahuje silný nápad brief

  1. Problém, který řeší a pro koho: střecha města, farma, továrna, vesnice bez sítě.
  2. Fyzikální kontrola. Kolik wattů na metr čtvereční, nebo na tunu, nebo na litr vody? Kolik kWh za rok? Rychlé srovnání s výše uvedeným benchmarkem ušetří všem čas; kniha Davida MacKayho Udržitelná energie bez horkého vzduchu je bezplatným průvodcem, jak to udělat poctivě.
  3. Cena za kWh, a to i jako hrubý rozsah, a co by se muselo stát levnějším, aby vyhrál.
  4. Co by musela být pravda, a nejlevnější experiment, který by to mohl ukázat není.
  5. Komu by to mohlo ublížit, od volně žijících živočichů k sousedům, a jak byste věděli.

Dobrý nápad nemusí být nutně správný. Musí být testovatelná a upřímná o tom, co by ji mohlo dokázat jako špatnou.

Organizace, které tuto práci provádějí

Tyto neziskové organizace pomáhají lidem získat čistou a cenově dostupnou energii a zveřejňují, čeho dosáhly. Podívejte se na jejich práci a pokud vás přesvědčí, zvažte přímý dar. Nadace Local Solar System nemá s žádnou z nich žádné spojení a nic od nich nedostává. Než darujete, přečtěte si vlastní zprávy a účty každé organizace a ověřte si, jak měří své výsledky. Níže uvedená čísla jsou vlastními údaji organizací.

  • SolarAid (UK registrovaná charitativní organizace 1115960) přináší solární světla venkovským rodinám v subsaharské Africe, které by jinak používaly petrolej, svíčky nebo baterky, prostřednictvím vlastního sociálního podniku. Uvádí se, že bylo distribuováno 2,5 milionu světel a bylo dosaženo 13,3 milionů lidí.
  • Solar Sister (americká nezisková organizace) najímá, školí a podporuje podnikatelky v odlehlých částech subsaharské Afriky, aby vytvořily podniky prodávající solární osvětlení a čisté sporáky domácnostem mimo síť.
  • Practical Action (UK registrovaná charitativní organizace 247257) pracuje s komunitami v Africe, Asii a Latinské Americe na praktických technologiích proti chudobě, včetně přístupu k čisté energii, například obnovitelné energii pro uprchlické tábory.
  • RMI (založena v roce 1982 jako Rocky Mountain Institute, nezisková organizace USA) je nezávislá výzkumná organizace, která spolupracuje s vládami, energetickými společnostmi a podniky ve více než 50 zemích na přechodu energetických systémů na čistou, levnou energii.
  • Ember (nezávislý neziskový think tank, založený v roce 2020) zveřejňuje zdarma otevřená data o elektřině téměř ve všech zemích, včetně velké části dat uvedených výše, takže si každý může zkontrolovat, jak rychle se sítě mění.
Mladá dívka ve školní předložce se dívá dolů na malou žlutou slunečnici ve tvaru solární lampy zářící v rukou.
V Addis Abebě v Etiopii drží školáčka svou první solární lampu. Pro rodiny bez připojení k síti může malé solární světlo nahradit petrolej a svíčky. Photo: USAID in Africa (public domain)

Jak můžete pomoci

  • Přepněte svůj zdroj na tarif pro obnovitelné zdroje energie nebo komunitní systém pro energii, je-li k dispozici.
  • Používejte energii, když je čistá. Pračky a nabíjecí stanice pracují, když je dostatek větrné a solární energie; mnoho sítí zveřejňuje uhlíkovou intenzitu v reálném čase.
  • Dejte panely na střechy. Domy, školy, supermarkety a parkoviště jsou hotové solární lokality; zeptejte se svého zastupitele a zaměstnavatele.
  • Ušetřete dříve, než začnete generovat. Izolace a účinné spotřebiče současně snižují účty i emise.
  • Zeptejte se na čísla. Zeptejte se svého dodavatele elektřiny a své vlády na emise vzniklé během životního cyklu elektřiny, kterou kupujete.
  • Podpořte lidi, kteří dělají svou práci. The Všechny organizace výše přinášejí solární světlo a čistou energii rodinám, které žádnou nemají, a publikují otevřená data a výzkum; kontrolujte jejich zprávy a dejte přímo, pokud vás jejich práce přesvědčí.
  • Pošlete nám energetický nápad. Použijte tlačítko Formulář pro příspěvek, vyberte Zelenou iniciativu a popište svůj nápad pomocí pěti výše uvedených bodů. Pokud máte funkční model, uveďte jeho naměřený výstup a způsob měření. Inženýři, studenti a tvůrci jsou také vítáni k recenzování nápadů jiných lidí na příspěvkovém fóru.

Zdroje a další četba