Debaty o přehodnocení dosavadního energetického směřování začaly v Německu v roce 1973 během první ropné krize. Ale abychom postupovali kontinuálně a navázali tam, kde jsme skončili v minulém článku, musíme se vrátit ještě o dvě desetiletí zpět.

V 50. a 60. letech minulého století byla energetická politika vnímána především z hlediska ekonomické efektivnosti. Po druhé světové válce došlo v Evropě k relativnímu poklesu cen energií, což vedlo k historicky nebývalému nárůstu jejich spotřeby. V letech 1950 až 1973 rostla celosvětová průměrná spotřeba energií ročně o 4,5 %, přičemž rozhodující roli hrála ropa, která se v tomto období stala nejdůležitějším zdrojem energie. Mezi lety 1948 a 1972 vzrostla spotřeba ropy v západní Evropě patnáctkrát.

Až do první ropné krize v roce 1973 se energetická politika průmyslových zemí vyznačovala tzv. energetickým syndromem, který definoval Leon N. Lindberg. Ten vedl k systémovému selhání energetického sektoru. Hlavními rysy energetického syndromu byly:

– potřeba neustále zvyšovat dodávky energie,

– absence komplexní státní energetické politiky a přílišná dominance výrobců energií,

– blokace alternativních řešení ze strany státního aparátu a průmyslových firem.

Cestou měkké energie

Je třeba zmínit i roli mediální sféry, protože v této době vznikly významné interdisciplinární vědecké časopisy, jako byly Human Ecology, Annual Review of Energy nebo Energy Policy, které položily základy pro institucionalizaci nově koncipovaného energetického výzkumu a v tomto duchu vznikaly i různé nové obory na univerzitách.

V USA se v době ropné krize zformovalo hnutí, jehož cílem bylo transformovat státní energetický systém a rozšířit zdroje obnovitelné energie. V roce 1976 americký fyzik Amory Lovins začal razit termín Soft Energy Path a popsal způsob, jak se postupně odklonit od centralizovaného energetického systému založeného na fosilních a jaderných palivech zvýšením energetické účinnosti a zaváděním obnovitelných zdrojů energie.

Lovins však v té době nebyl jediným silným hlasem. Již v roce 1975 předložil dánský fyzik Bent Sørensen ve vědeckém časopise Science plán, jak by mohlo Dánsko úplně přejít na větrnou a solární energetiku. Dánsko totiž bylo ropnou krizí poměrně těžce zasaženo, v roce 1972, těsně před jejím propuknutím, dováželo až 92 % primární energie v podobě ropných produktů. Úvahy o zásadní změně energetické koncepce proto byly nanejvýš naléhavé.

Obrat začíná

Počátky německé energetické transformace mají počátek v ekologických a protijaderných hnutích, která se zformovala v 70. letech minulého století, i pod vlivem Lovinsovy knihy. Její německý překlad se pod názvem Sanfte Energie na knihkupeckých pultech objevil v roce 1979 a setkal se s velkým ohlasem. Tento sílící názorový proud vykrystalizoval do podoby vědecké studie, kterou v roce 1980 vydal německý Öko-Institut. Publikace nesla název Energetický obrat – růst a prosperita bez ropy a uranu (Energiewende – Wachstum und Wohlstand ohne Erdöl und Uran) a byli pod ní podepsáni Florentin Krause, Hartmut Bossel a Karl-Friedrich Müller-Reissmann. Ti v ní absorbovali Lovinsovy teoretické úvahy a aplikovali je na německé poměry. V této knize se také poprvé objevil termín „Energiewende“. V 80. letech 20. století pak tento termín převzaly a začaly propagovat různé společenské proudy a skupiny, například Zelení, levicovější část sociálních demokratů a nemainstreamový tisk.  

Zelení ihned poté, co se dostali do Bundestagu, k čemuž došlo v roce 1983, začali požadovat okamžité ukončení jaderné energetiky. Po havárii černobylské jaderné elektrárny v roce 1986 se k Zeleným připojila i strana SPD, která až do té doby jadernou energetiku podporovala. Proti jádru začaly vystupovat i odbory. Požadavkem těchto uskupení přitom nebyl jen odklon od jaderné energetiky, ale také zahájení zcela nové energetické politiky.

Již v 80. letech došlo ve spolkových zemích ovládaných SPD k řadě pokusů o ukončení provozu jaderných elektráren, ale tehdejší spolková konzervativně-liberální vláda dále pokračovala v jejich podpoře. Na konci 80. let však již SPD a Zelení slavili první významný úspěch, když se jim podařilo prosadit zákonná opatření na financování obnovitelných zdrojů energie. Ještě důležitým momentem ale bylo přijetí zákona o dodávkách elektřiny v roce 1990, který spolkovému sněmu předložili Matthias Engelsberger (CSU) a Wolfgang Daniels (Zelení) a který byl následně velkou většinou (CDU/CSU, SPD, Zelení proti FDP) přijat.

Tento zákon nařizoval dodavatelům elektřiny nakupovat elektrickou energii i od výrobců elektřiny využívajících k její výrobě tzv. procesy regenerativní přeměny, tedy alternativní zdroje. Zákon byl de facto předchůdcem zákona o obnovitelných zdrojích energie, který byl přijat spolkovým sněmem o deset let později.

I na globální úrovni

Počátkem 90. let se ochrana klimatu stala také důležitým cílem globální politiky, i když některé vědecké studie globální oteplování předpovídaly již od 70. let. V roce 1992 se v Rio de Janeiru konala Konference Organizace spojených národů o životním prostředí (UNCED), na níž se 154 států zavázalo v Rámcové úmluvě OSN o změně klimatu zabránit narušování klimatického systému a zpomalit globální oteplování.

Od počátku 90. let také docházelo k exponenciálnímu růstu celosvětového vědeckého výzkumu udržitelných energetických systémů, a to jak v relativním, tak absolutním vyjádření. Zatímco v roce 1992 se počet vědeckých publikací o obnovitelných energiích pohyboval kolem 500 ročně, v roce 2011 bylo na Web of Science zaregistrováno téměř 9 000 nových (anglicky psaných) publikací. Nejvíce zkoumanou oblastí byla solární energetika.

Německá energetická transformace nabrala na dynamice za dvojí rudo-zelené vlády (1998–2005) kabinetu Gerharda  Schrödera. V její koaliční smlouvě byla již od počátku zakotvena řada klíčových cílů energetického přechodu, například zavedení ekologické daně ze spotřeby energie, tzv. program 100 000 střech nebo plán postupného vyřazování jaderných elektráren z provozu. Tyto cíle byly také v roce 2000 implementovány do Zákona o obnovitelných energiích (Erneuerbare Energien Gesetz – EEG), který vstoupil v platnost v roce 2001.

V tomto období podíl využití obnovitelných energií vzrostl z 29 TWh (v roce 1999) na 161 TWh (v roce 2014), zatímco výroba elektřiny v jaderných elektrárnách klesla ze 170 (v roce 2000) na 97 TWh (v roce 2014) a výroba elektřiny z uhlí klesla z 291 na 265 TWh.

Od Fukušimy do současnosti

Současná koncepce Energiewende se pravděpodobně zrodila v roce 2002. V polovině února onoho roku se v Berlíně pod patronátem spolkového ministerstva životního prostředí uskutečnila odborná konference Energetická transformace – vyřazení jaderné energetiky a ochrana klimatu. I díky této konferenci se začal drolit odpor německých konzervativců a liberálů vůči tomuto stále silnějšímu politickému trendu.

Koncepce energetické transformace byla revidována po havárii v japonské jaderné elektrárně Fukušima. V  červnu roku 2011 Bundestag celkem jednomyslně odhlasoval „13. zákon, kterým se mění atomový zákon“, jímž bylo upraveno ukončení využívání jaderné energie. Provozní licence byly okamžitě odebrány osmi blokům německých jaderných elektráren, zbývajících devět bloků mělo postupně ukončovat činnost, přičemž poslední se uzavře v roce 2022.

Toto zákonem stanovené rozhodnutí si v podstatě ihned získalo značnou mezinárodní pozornost a termín Energiewende se tak dostal do širokého povědomí a do jisté míry se stal i synonymem boje se změnou klimatu.

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.

Na konci šedesátých let se kvůli ropné krizi konstruktéři hojně zabývali alternativními pohony. U nás vznikl za přispění techniků Výzkumného ústavu elektrických strojů v Brně a zástupců katedry spalovacích motorů a motorových vozidel brněnské techniky pozoruhodný malý elektromobil.

Od ústředních orgánů dostali zadání postavit funkční vzorek vozu na elektrický pohon a připravit ho pro výrobu. Místo komplikované přestavby nějakého sériového modelu se v Brně rozhodli postavit od základu nový vůz, a to se zaměřením na provoz v centrech měst, kde je žádoucí bezemisní provoz.

Vznikl tak Elektrický Městský Automobil, zkráceně EMA. Zadáním byla přeprava dvou dospělých a dvou dětí. První funkční vzorek měl ještě jednoduchou otevřenou karoserii, až druhá verze dostala samonosnou karoserii. Vozík se stal jednou z hlavních hvězd pražské výstavy Člověk a automobil – IEMA 1970, kde zastínil podobně laděný Ford Comuta.

Na tehdejší omezené možnosti moderně vyhlížející vozítko s výborně obestavěným prostorem a s komponenty výhradně z tuzemských zdrojů bylo jen 2200 mm dlouhé, ale zato plných 1550 mm široké. Každé jeho zadní kolo bylo poháněno jedním stejnosměrným trakčním elektromotorem o výkonu 3 kW, obešlo se tedy bez diferenciálu. Oba motory konstruktéři opatřili tyristorovou regulací s možností rekuperace brzdné energie. Baterie tuzemské výroby uložené pod předními sedadly, byly standardní olověné a na hmotnosti vozu 860 kg se podílely 276 kg.

EMA (později známá jako EMA 1) s nimi ujela podle způsobu jízdy a profilu trati 30 až 50 km, přičemž dokázala vyvinout nejvyšší rychlost 50 km/h. Na 40 km/h se rozjela za 11 s. Jednalo se tedy na svou dobu o poměrně hbité vozítko. Zajímavě bylo řešené řízení prostřednictvím převodu s výstřednou klapkou jen s pouhými 1,6 otáčky volantu mezi krajními polohami.

Městský elektromobil prošel náročnými zkouškami, na sériovou realizaci však nedošlo. Stejně jako v případě modelů EMA 2 s různými typy karoserie na bázi Roburu B1000. Model EMA 1 je nyní vystaven v expozici Technického muzea v Brně s názvem „Pozor, zákruta!“. V depozitáři mají v Brně i model EMA 2 BUS z roku 1971.

Smutný konec jednoho velkého snu nastal v roce 1973, kdy brněnští konstruktéři dostali pokyn k ukončení tohoto projektu. Elektromobilitu dostali v rámci tehdejší RVHP nepochopitelně na starost Bulhaři, kteří s touto problematikou neměli žádné zkušenosti. Typický obrázek tehdejšího plánovaného socialistického hospodářství…

  • Místo přestavby nějakého sériového modelu se v Brně rozhodli postavit od základu nový vůz. (foto archiv autora)
  • Zadáním byla přeprava dvou dospělých a dvou dětí. (foto archiv autora)
  • První funkční vzorek měl ještě jednoduchou otevřenou karoserii. (foto archiv autora)
  • EMA 2 BUS na bázi Roburu B1000 pro přepravu osob. (foto archiv autora)
  • Ani EMA 2 pro rozvážku zboží se nedočkala sériové realizace. (foto archiv autora)
  • EMA koncepcí své karoserie zastínila podobně laděný Ford Comuta. (foto Ford)
Load More