26. 09. 2022
|
emovio.cz logo

Kdy přejdeme na „čisté energie“? Historie nasvědčuje, že to bude trvat

Malá solární elektrárna v nevadském Renu (foto Black Rock Solar)
Malá solární elektrárna v nevadském Renu (foto Black Rock Solar)

Naděje, že rychle dokážeme přejít na nové zdroje energie či typy dopravy zapomínají, jak dlouho trval přechod na nové technologie v minulosti. Například elektřina se prosazovala téměř století, upozornil pro časopis IEEE Spectrum český rodák Václav Smil.

Téměř přesně před 140 lety začal Thomas Alva Edison provozovat dvě malé uhelné elektrárny. Z technických důvodů, tedy kvůli problémům s přenosem elektřiny na dlouhé vzdálenosti, stály obě v centru dvou světových metropolí. Jedna se nacházela v Londýně (Holborn Viaduct), druhá pak v New Yorku (Pearl Street Station).

Přestože elektřina byla už v tu chvíli revoluční technologií, většina obyvatel Země se k ní dostala až dlouhá desetiletí po Edisonově premiéře elektrické sítě. A ani dnes se k elektrickému proudu nedá jednoduše dostat ve všech částech světa.

Přesně proto je toto „edisonovské“ výročí tak důležité: ukazuje, že hluboké systémové změny trvají dlouho, připomněl v textu pro IEEE Spectrum Václav Smil, v Česku narozený a dnes v Kanadě působící specialista na mapování velkých trendů a změn.

Velké S

Jak píše, podobné přechody obvykle následují tvar písmene S: tempo růstu se mění z pomalého na rychlé a pak se opět vrací k pomalému. Smil to ukázal na několika klíčových vývojových trendech ve výrobě elektřiny a spotřebě domácností ve Spojených státech, které mají k dispozici spolehlivé statistiky za všechna období kromě prvních dvou desetiletí elektrického období.

V roce 1902 Spojené státy vyrobily pouhých 6 terawatthodin elektřiny (méně než desetinu současné výrobky Česka). V roce 1912 činila výroba 25 TWh, v roce 1930 to bylo 114 TWh, v roce 1940 180 TWh a poté se třemi po sobě jdoucími desetiletími zdvojnásobila na téměř 1 600 TWh v roce 1970. V tomto období rychlého růstů obliby elektřiny byla krizová 30. léta jedinou dekádou, během které se hrubá výroba elektřiny nezdvojnásobila. Pak přišlo zpomalení: po roce 1970 trvalo dvě desetiletí, než výroba stoupla na dvojnásobek. V letech 1990 až 2020 se výroba zvýšila pouze o třetinu.

Jak obor dozrával, měnila se i motivace: růst poptávky po elektřině zprvu táhnul pokles cen. Pozděi pak hlavní roli hrály nové možnosti využívání elektřiny. Impozantní pokles cen elektřiny očištěných o inflaci skončil v roce 1970 a výroba elektřiny dosáhla v roce 2007 úrovně, ze které už příliš nerostla. Od té doby se pohybuje zhruba kolem 4 000 TWh ročně.

Hlavním zákazníkem pro výrobce elektřiny byl zprvu průmysl (především v důsledku přechodu z parních strojů na elektromotory) a obchod. Spotřeba elektřiny v domácnostech zůstala až do druhé světové války nízká.

V roce 1900 mělo přístup k elektřině méně než 5 % všech domácností; největší skok v elektrifikaci nastal ve 20. letech 20. století, kdy podíl bytů s přípojkami vzrostl z přibližně 35 % na 68 %. V roce 1956 bylo rozšíření prakticky dokončeno a dosáhlo 98,8 procenta.

Přístup k elektřině ovšem nutně neznamenal, že by ji lidé ve velkém využívali, všímá si Smil. Spotřeba v domácnostech zůstávala skromná a v roce 1930 představovala méně než 10 procent celkové výroby a v předvečer druhé světové války asi 13 procent. Prvními široce používanými „domácími spotřebiči“ se staly v 80. letech 19. století Edisonovy žárovky (v té době velmi neúčinné a s malou svítivostí, tedy slabé). Osvětlení zůstalo dominantním využitím elektřiny v domácnostech po následující tři desetiletí.

Trvalo poměrně dlouho, než ve velkém měřítku prosadily další elektrické spotřebiče. Prodleva mezi uvedením nových spotřebičů na trh – včetně elektrické žehličky (1903), vysavače (1907), toustovače (1909), elektrického sporáku (1912), chladničky (1913) – a jejich skutečně masovým rozšířením byla značná. Nejrychleji ze všech bylo přijato rádio: do roku 1937 ho mělo 75 % domácností.

Stejného dominantního podílu dosáhly ledničky a sporáky až ve 40. letech 20. století – myčky nádobí v roce 1975, barevné televizory v roce 1977 a mikrovlnné trouby v roce 1988. Jak se dá očekávat, i tyto děje se dají popsat více či méně hladkými S-křivkami.

Rostoucí vlastnictví těchto zařízení a řady dalších velkých spotřebitelů elektřiny způsobilo, že podíl spotřeby elektřiny v domácnostech dosáhl koncem 60. let 20. století 25 % a v roce 2020 přibližně 40 % z celkového výroby. Je to do jisté míry stále americká specialita: podíl spotřeby v domácnostech je totiž v USA výrazně vyšší než v Německu (26 %) nebo v Česku (25 %) a daleko vyšší než zhruba 15 % v Číně.

V současné době jsme svědky otevírání nového trhu s elektřinou. Tempo adopce je samozřejmě různé. Například Američané se zatím zdráhají kupovat elektromobily a notoricky odmítají budování sítě vysokorychlostních elektrických vlaků, které staví prakticky každá jiná bohatá země. V Evropě i v Číně je adopce rychlejší, ale i tak bude podle dnešních odhadů trvat několik desetiletí, než elektromobily vozy se spalovacím motorem vytlačí.

Edisonova smrtící reklama

Thomas Alva Edison na přelomu 19. a 20. století například Edison vedl nesmlouvavý boj za to, aby se standardem elektrifikace stal stejnosměrný proud. Na druhé, a nakonec vítězné straně „války proudů“ (anglicky se opravdu říká War of Currents), tedy na straně proudu střídavého, stál především George Westinghouse, zakladatel stejnojmenné firmy.

Edison nastupoval do sporu zdánlivě v lepším postavení: jeho stejnosměrné sítě ovládly velká města (jak jsme psali v úvodu našeho hlavního textu). Velkým problémem stejnosměrného proudu při tehdejší úrovni techniky byly ovšem ztráty drahocenné elektřiny ve vedení. V podstatě tak nebylo možné přenos Edisonova proudu na vzdálenosti více než jen několika kilometrů.

U střídavého proudu šel tento problém jednoduše obejít, protože i s tehdejší technologií bylo jednoduché změnit jeho napětí. A když zvýšíme napětí, sníží se proud a klesnou ztráty. Stačí desetkrát zvýšit napětí (třeba z 220 V na 2,2 kV), hodnota proudu klesne na desetinu a ztráty způsobené odporem už jen na pouhou setinu původního množství (ztráty stoupají s druhou mocninou proudu).

Edison ovšem do technologie hodně investoval a nemínil se vzdát. Pokusil se tak mimo jiné rozsáhlou kampaní veřejnost přesvědčit, že střídavý proud je mnohem nebezpečnější než stejnosměrný. 

Postaral se například o to, aby první v USA použité elektrické křeslo bylo na střídavý proud. (Westinghouse sám odmítl podobné zařízení prodat, Edison tomu tedy „pomohl“ v naději, že zákazníci nebudou chtít doma zařízení pracující se stejným proudem jako popravčí nástroj. Dokonce se pokusil prosadit pro popravy elektrickým proudem (angl. to electrocute) termín „zwestinghousovat“ (to westinghouse).

Ale to nestačilo. V roce 1887 na desce připojené k tisícivoltovému generátoru popravil před novináři více než desítku zvířat. Doslova „největší“ z těchto „reklamních akcí“ přišla 4. ledna roku 1903. Tehdy se sešlo zhruba 1 500 diváků a novinářů sešlo, aby byli svědky konce slonice Topsy.

Toto patrně agresivní zvíře patřilo lunaparku na Coney Islandu a během předchozích tří let zabilo tři ošetřovatele. Ze strany slona nešlo asi vždy o nevyprovokovanou agresi; minimálně v jednom případě šlo o „pitomce, který se ji pokusil nakrmit zapálenou cigaretou,“ poznmenal suše server Wired.  

Lunapark se rozhodl, že Topsy utratí, a Edison se tohoto aktu ujal. Na místě byl proto i kameraman, který pořídil obrazovou dokumentaci. Snímek „Poprava slona elektrickým proudem“ pak Edison nabízel k distribuci.

Samotný akt proběhl rychle. Slon dostal pro jistotu před smrtí otrávené jídlo, pak byl připoután ke speciální konstrukci a o chvíli později do něj inženýři pustili napětí přes 6 000 voltů. Topsy byla prakticky okamžitě mrtvá. Ale Edisonův byznys se stejnosměrným proudem už ani takhle bezohledný marketing nemohl zachránit.

Podobné články

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.

Oblíbené články

Témata