S německým slovem „Energiewende“ se již asi setkal kdekdo. Kdekdo je také má spojeno s posledními roky a německým odklonem od jádra a silným důrazem na tzv. alternativní zdroje energie. Historie Energiewende je však delší. Ta moderní, kdy se tímto slovem označuje poměrně přesně vymezený pojem, se datuje do 70. a 80. let minulého století. Prapočátky však spadají mnohem hlouběji do dějin.
Omezenost fosilních surovin byla známa nebo tušena – pravda, jen nemnoha učencům – již před průmyslovou revolucí. Například ve Velké Británii se již v 16. století objevily obavy, že zásoby uhlí by mohly být v dohledné době vyčerpány. Proto se v anglickém parlamentu opakovaně jednalo o zákazu vývozu uhlí a ve Skotsku byl takovýto zákaz v roce 1563 dokonce i schválen. I přesto ale až do 18. století převládal názor, že zásoby uhlí jsou nevyčerpatelné.
Na konci 18. století se opět rozhořely veřejné debaty o tom, zda jsou zásoby uhlí vyčerpatelné, případně kdy k tomuto vyčerpání dojde a jaký vlastně rozsah těchto zásob je. Tyto diskuse se poměrně rychle přenesly z Velké Británie na evropský kontinent. Ostatně i většina ekonomů počátku 19. století, jako například slavný Adam Smith, hovořila o prosperitě nikoli na základě trvalého ekonomického růstu, ale na bázi dlouhodobé stabilizace podmíněné přírodními okolnostmi.
Zásadním způsobem do těchto debat přispěl anglický ekonom William Stanley Jevons. Zatímco totiž dřívější předpovědi buď pouze extrapolovaly tehdejší roční spotřebu uhlí do budoucnosti bez jakékoli změny, nebo předpokládaly jen lineární růst, Jevons byl první, kdo tvrdil, že spotřeba uhlí poroste exponenciálně. V článku publikovaném v roce 1865 předpověděl, že tempo růstu bude 3,5 % ročně. Z toho usoudil, že po určité době nevyhnutelně dojde k tak enormní spotřebě, že jakkoli velký fosilní zdroj se dříve či později musí vyčerpat.
Až vyčerpáme uhelné zdroje
V Německu své znepokojení nad vyčerpatelností zejména uhelných zásob vyjádřil například fyzik Rudolf Clausius ve své knize z roku 1885 O energetických zásobách přírody a jejich využití ve prospěch lidstva. V ní navrhl přejít na takovou ekonomiku, která by s dědictvím dřívějších epoch, které je ukryto v zemi, zacházela uvážlivě a hospodárně. Píše: „Co nelze nahradit, nemělo by být promarněno.“ Jeho teze o nehospodárném využívání nerostného bohatství začala být záhy poměrně široce sdílena.
Na Clausiuse navázal sociolog a ekonom Werner Sombart, který nabyl přesvědčení, že po konci éry uhlí se lidstvo začne opírat o sluneční energii. Stejného názoru byl i laureát Nobelovy ceny za chemii Wilhelm Ostwald, podle nějž udržitelná ekonomika musí být založena pouze na využívání radiační, tedy sluneční energie.
V zásadě tak byl problém konečnosti fosilních paliv na sklonku 19. století již znám poměrně široce, ale toto poznání ještě nevedlo ke konkrétním úvahám o nezbytných celospolečenských změnách a adekvátních technologických řešeních.
Plodný konec století
Do 19. století spadají i počátky systematického zkoumání klimatu. Skleníkový efekt oxidu uhličitého objevil Angličan John Tyndall již v polovině 19. století. V roce 1896 pak na něj navázal švédský fyzik a chemik Svante Arrhenius, který poprvé poukázal na to, jaký negativní vliv může mít oxid uhličitý vznikající spalováním uhlí na celoplanetární klima.
Počátky solární energetiky můžeme rovněž hledat v druhé polovině 19. století, kdy vynálezci jako William Grylls Adams, Augustin Mouchot, Alessandro Battaglia nebo John Ericsson stavěli zařízení na přeměnu solární energie pro účely vaření, destilace nebo chlazení. Mouchotovi se v roce 1860 podařilo zkonstruovat i funkční solární pec a později dokonce solární parní stroj. Ten se však nakonec v praxi ukázal jako nepoužitelný.
Zaměříme-li pozornost čistě na fotovoltaiku, pak zlomovým okamžikem byl rok 1883 – pouhý rok poté, co Thomas Edison uvedl do provozu první parní elektrárnu –, kdy Američan Charles Fritts vytvořil první funkční fotovoltaický článek. Jeho účinnost však byla pouze okolo jednoho procenta, a protože se k jeho výrobě používalo zlato, byl také velmi drahý. Fritts články přesto otestoval i v praxi, když je umístil na střechu jednoho domu v New Yorku.
Další milník přišel až v roce 1954, kdy vědci z Bellových laboratoří představili světu první křemíkový článek. Ten měl již účinnost šest procent, ale stále se jednalo o příliš drahou technologii. Cena těchto článků se pohybovala v tisících dolarů za watt jmenovitého výkonu a spotřeba energie na jejich výrobu přesahovala množství elektřiny, které tyto články vyrobily za celou dobu své životnosti. Využití tedy nacházely především v projektech masivně podporovaných státem, jako byly například vesmírné lety.
Historie vodních elektráren se začala psát v anglickém Northumberlandu. Tam v roce 1878 William Armstrong vynalezl a uvedl do praxe první hydroelektrický systém na světě. Jeho praktické využití však bylo poměrně skromné: vodní zdroj byl používán k napájení jedné obloukové lampy v jeho umělecké galerii. Jen tři roky nato začala vyrábět elektřinu i vodní elektrárna Schoelkopf poblíž Niagarských vodopádů. O rok později zasáhl do vývoje i Thomas A. Edison, který uvedl do provozu vodní elektrárnu Vulcan Street Plant v Appletonu. Prvenství si připsala i vodní elektrárna vybudovaná v coloradském Ames v roce 1891, ta se totiž stala prvním komerčním zdrojem elektrické energie pracujícím se střídavým proudem. Ve všech těchto případech se však jednalo o zdroje s velmi malými výkony.
V úplném závěru 19. století přišel další zlomový okamžik, tehdy totiž byla zprovozněna první opravdu velká vodní elektrárna – stalo se tak v roce 1896 u Niagarských vodopádů. Její na svou dobu neslýchaný výkon 50 000 koňských sil se přenášel vysokonapěťovým systémem firmy Westinghouse do 40 km vzdáleného města Buffalo.
Výstavba soustavy elektráren na březích Niagary byla milníkem i tím, že se při ní definitivně rozhodla tzv. válka proudů, a to ve prospěch proudu střídavého.
Později se začaly přidávat další země, mnoho vodních elektráren bylo postaveno například v Norsku, kde jsou v současné době téměř výhradním zdrojem tamní elektrické energie, ale také ve Švýcarsku, Rakousku nebo Kanadě.
Poručíme větru…
V oněch letech se podařilo přimět k výrobě elektřiny i větrnou energii. První větrné elektrárny v podstatě navázaly na tradici tehdy ještě značně rozšířených větrných a vodních mlýnů, které v éře industrializace byly nejdůležitějším, protože nejdostupnějším zdrojem energie. V Německu ke zlomu této tradice dochází až v 80. letech 19. století, přičemž v některých jeho odlehlejších regionech si tyto zdroje energie udržely dominantní roli až do 50. let 20. století.
Úplně první větrné elektrárny navrhli nezávisle a krátce po sobě dva vynálezci. V Americe to byl v letech 1887–88 Charles F. Brush, v Evropě pak o tři roky později dánský učitel a velmi všestranný vynálezce Poul la Cour. Novinka se v Dánsku rychle ujala a již na konci první světové války zajišťovaly větrné turbíny přibližně tři procenta veškeré dánské spotřeby elektřiny.
Poul la Cour dokonce značně předběhl dobu, když vyřešil i akumulaci elektrické energie vyrobené větrnou elektrárnou. V elektrolyzéru vlastní konstrukce totiž vyráběl vodík, který používal ke svícení ve škole, kde učil.
V období mezi dvěma světovými válkami se podařilo, zvláště díky kontinuálnímu vývoji této technologie v Dánsku, položit solidní základy pro další rozvoj větrné energetiky, další pokusy se získáváním elektrické energie z větru byly činěny především v USA a Německu. První větrnou elektrárnou, která překročila výkon 1 MW, bylo zařízení postavené roku 1941 v americkém Vermontu. Konstruktéři Smith a Putnam pro tuto elektrárnu sestrojili unikátní rotor o průměru přes 50 metrů a se dvěma listy, které se při silnějším větru začaly automaticky sklápět, čímž se zmenšovala plocha a snižoval se tlak větru na rotor. Toto zařízení však od počátku sužovaly vážné technické problémy, takže vydrželo v provozu pouhé čtyři roky.
Velké plány s větrnou energetikou mělo nacistické Německo, ale zůstalo jen u nich. Větrné turbíny měly energií zásobovat takzvané vojenské zemědělce. Podílet se na tom měla společnost Ventimotor, jejímž hlavním konstruktérem byl Ulrich W. Hütter, který později významně přispěl k rozvoji technologie větrných turbín do dnešní podoby. Tehdy se však podařilo uvést do provozu pouze šest prototypů, na sériovou výrobu nedošlo.
O tom, jak další rozvoj alternativních zdrojů energie vykrystalizoval ve druhé polovině 20. století až do konceptu Energiewende, si povíme příště.
