WEC 2023 a návratnost investic do energie

V Praze se setkali inženýři a vědci z celého světa

Do naší metropole přijely stovky odborníků, jednání sledovaly další tisíce odborníků z více než 100 zemí.
World Federation of Engineering Organizations (WFEO) pověřila uspořádáním akce Český svaz vědeckotechnických společností (ČSVTS).

Cílem konference je každoročně shromáždit inženýry, vědce, technické specialisty i vedoucí pracovníky, politiky, pedagogy a studenty z celého světa, aby si mohli vyměnit názory a přispět k řešení nejkritičtějších globálních problémů. Letošní WEC 2023 reagovalo na současné planetární výzvy, jako jsou high-tech a low-tech inovace, umělá inteligence nebo udržitelnost životního prostředí pro bezpečnější, spravedlivější, efektivnější a zdravější budoucnost. Na programu byla tato klíčová témata: Nová řešení pro energetiku, Smart Cities, Koncept urbanizace, Inženýrský přístup k ochraně životního prostředí, Inženýrské vzdělání a další profesní rozvoj, Zelená doprava, Bezpečný digitální svět, Inovativní technologie v průmyslu, Inženýrství ve zdravotnictví, Zásobování potravinami a čerstvou vodou, Prevence přírodních a průmyslových katastrof, Zmírňování a přizpůsobování se změně klimatu, Fórum mladých inženýrů, Ženy ve vědě a inženýrství.

Celkem vystoupilo několik desítek řečníků – předních odborníků z celého světa. Generální tajemník OSN António Guterres se připojil on-line a v úvodu pozdravil účastníky. Jako druhý řečník úvodního plenárního zasedání vystoupil Ing. Robert Špalek, předseda ČKAIT, který mimo jiné řekl: „Svět se mění a my všichni musíme na nové výzvy reagovat. Témata jako klima, udržitelné využívání zdrojů, čisté energie, inovace nebo digitalizace jsou každodenní prací stavebních inženýrů a techniků. Pro velké výzvy ale nesmíme zapomínat na naše zaměstnance. Bohužel již mnoho let pozorujeme, že zájem mladých lidí o studium technických oborů, včetně stavebnictví, klesá.
Kombinace obtížných studií a vysoká odborná odpovědnost není příznivá. Odpovědné osoby z vedení států si to musí uvědomit. Věřím, že tato konference přispěje ke zlepšení situace. Potřebujeme novou generaci, ne poslední.“

Technické vzdělávání je prioritou rozvojového světa

I skladba účastníků kongresu vizuálně odkazovala na situaci technického vzdělávání a postavení inženýrů v současném světě. Realita je taková, že inženýři a technické vzdělávání jsou prioritou takzvaného „rozvojového světa“. Složení delegátů také ukazovalo na relativně malý zájem asijských zemí, které jsou však v technickém rozvoji a preferencích kvalitního technického vzdělávání na světové špičce.

Energetika a její transformace se promítly do celé řady témat dalších panelů. Panel „Nová řešení pro energetiku“ byl vhodně uveden jako první. Lze předpokládat, že řada zajímavých příspěvků zazněla i v dalších panelech, ale vzhledem k souběhu panelů a časovým možnostem jsem nemohl absolvovat všechny.

Posuzování udržitelnosti způsobů získávání energie

Dostalo se mi cti uvést pana profesora Jeana Eudese Montcombla, generálního tajemníka Francouzské energetické rady.
Profesor Montcomble zmínil dva zásadní argumenty, které by měly být vzaty v úvahu při posuzování udržitelnosti
způsobů opatřování elektrické energie.

Prvním novým kritériem pro všechny zdroje energie je takzvané EROI kritérium [1], které vyjadřuje „kolikanásobek energie za dobu životnosti zdroje získám ve srovnání s energií, kterou jsem na pořízení zdroje musel vynaložit“.
Jde o kritérium dlouhodobé udržitelnosti a efektivity opatřování energie z možných dostupných zdrojů energie.
Toto kritérium ukazuje na jedné straně skutečnou efektivitu zvoleného zdroje energie, na druhé straně však také sděluje, že pro zdroje s malou hodnotou EROI je možné používat klasické postupy ekonomického hodnocení investic, ale v případě zdrojů s vysokou hodnotou EROI jde o dlouhodobé strategické plánování a nikoliv o účetní hodnocení.
To názorně ukazuje porovnání dvou krajních hodnot – pro fotovoltaiku je 2 a pro jadernou elektrárnu s tlakovodním reaktorem 75.

Druhé kritérium je materiálová náročnost zdroje energie na získání 1 TWh elektrické energie.
Materiálová náročnost je velmi významným kritériem udržitelnosti a měla by určitě být brána v úvahu při hledání strategií vývoje energetiky.

Na závěr svých postřehů z kongresu WEC 2023 bych ocitoval, jak profesor Montcomble formuloval zásady pro energetické strategie: „Cílem tohoto kongresu je ukázat, že energie může rozhodujícím způsobem přispět k udržitelnému rozvoji. Výběr energie je klíčem k dosažení cílů udržitelného rozvoje. Výběr energie musí být založen na dlouhodobé globální vizi a prováděn prostřednictvím energetických politik a strategií, které jsou relevantní, technologicky robustní, akceptované občany a koncipované v mezinárodním rámci.“

Zpět na obsah

Návratnost investic do energie

Co je to návratnost investic do energie (EROI)?
Návratnost investice do energie (EROI) je poměr, který měří množství využitelné energie dodané z energetického zdroje v porovnání s množstvím energie spotřebované na získání tohoto zdroje energie.
Jinými slovy, funkce EROI porovnává náklady na energetické zařízení s příjmy získanými z prodeje uvedené energie.
Získané příjmy musí převýšit náklady na zařízení.

Vzorce pro stanovení EROI

Vzorec pro výpočet návratnosti investice do energie (EROI) se liší použitými termíny.
Níže jsou uvedeny některé z používaných vzorců – všechny v podstatě znamenají totéž.

• EROI = energetický výstup / energetický vstup
• EROI = získaná energie / investovaná energie
• EROI = dodaná energie / energie použitá k dodání této energie.

Pokud je celková hodnota EROI rovna nebo menší než jedna, je zdroj považován za „propadák energie“.
Znamená to, že energie popsaná ve vzorci by se již neměla používat jako hlavní zdroj energie.
Místo toho ji lze lépe využít prostřednictvím skladování energie (baterií).

Hodnota EROI alespoň sedm je nutná k tomu, aby byl zdroj považován za životaschopný a ziskový zdroj energie, zatímco hodnota EROI rovna sedmi představuje bod zlomu, kdy se získané prostředny rovnají vloženým nákladům.

Energetické vstupy a výstupy

Hodnota EROI měří relativní vstupy a výstupy použité k výrobě energie.
Níže jsou popsány vstupy a výstupy, které vstupují do výpočtu EROI.

• Spotřeba energie na místě (vstup): Mezi vstupy na místě, které spotřebovávají energii, patří náklady na energii na pracovní sílu, náklady na energii na ochranu zdraví a bezpečnost a náklady na dopravu.

• Energie vložená do použitých materiálů (vstup): Zahrnuje materiály spotřebované ve fázi výstavby, vyřazování z provozu a provozu.

• Energie vložená do práce (vstup): Do výpočtu vstupů se zahrnuje doprava a energie spotřebovaná na celý pracovní den dělníka.

• Teplo, pohyb a elektřina (výstup): Požadovaným výsledkem každé výroby energie je buď teplo, pohyb, nebo elektřina.

• Faktory životního prostředí (výstup): Zařízení a/nebo technologie vyrábějící energii mohou být přímo ovlivněny životním prostředím. Například zemětřesení může vyvrátit větrnou turbínu nebo zničit elektrárnu.

Zdroje energie a jejich EROI

Zde jsou uvedeny hlavní zdroje energie a jejich skóre návratnosti investic do energie:

1) Jaderná energie = 75
2) Vodní energie = 35
3) Uhlí = 30
4) Plynové turbíny s uzavřeným cyklem = 28
5) Solární termální energie = 9
6) Větrné turbíny = 4
7) Biomasa = 4
8) Fotovoltaika = 2

Aby byl projekt životaschopný, musí být hodnota EROI vyšší než sedm.
Jak ukazuje níže uvedený seznam, investice do větrných turbín, biomasy a fotovoltaických solárních panelů jako hlavních zdrojů energie se obvykle nevyplatí.

Na to odkazuje i níže uvedený graf hodnot EROI pro hlavní energetické zdroje:

Technologické aplikace EROI

1. Fotovoltaika
Fotovoltaika je forma solární energie, která je čistá a obnovitelná.
Pomocí slunečního záření jsou solární panely schopny vyrábět elektřinu.
Pokud jde o EROI, jsou rozsahy fotovoltaiky velmi nízké. Fotovoltaika je někdy považována za spotřebič energie.

2. Větrné turbíny
Větrné turbíny vyrábějí elektřinu pomocí větru.
Děje se tak pomocí generátoru, který při otáčení turbíny vytváří elektřinu.
Pokud jde o EROI, větrné turbíny se obecně pohybují v rozmezí 5 až 20.
I když je toto rozmezí menší, stále se částečně pohybuje nad hranicí rentability a může být nákladově efektivní.

3. Břidlicová ropa
EROI břidlicové ropy se obvykle pohybuje mezi 1,4 a 1,5.
Je to způsobeno požadavky na tepelný vstup při výrobě ropy.
Z obchodního hlediska není břidlicová ropa žádoucím zdrojem energie.

4. Ropné písky
EROI ropných písků se liší kvůli metodám výpočtu.
Lze ji vypočítat buď na základě externích energetických vstupů, nebo všech energetických vstupů.
Přibližně se pohybují v rozmezí 1 až 5.

Ekonomické důsledky EROI

Zde jsou uvedeny ekonomické důsledky a dopady EROI:

• Cena: S klesajícím EROI roste cena. To lze ukázat na fotovoltaických solárních panelech.

• Hospodářský pokles: Někteří odborníci uvádějí, že pokles čisté energie a zvýšení kapitálové náročnosti přispívají k hospodářskému poklesu.

• Elasticita: Pokud je EROI vyšší než 10, je vztah mezi cenou a EROI relativně stabilní a lineární. Pokud EROI klesne pod 10, ceny drasticky kolísají.

• Ziskovost: skóre EROI naznačuje jak cenové limity, tak ziskovost.

Zpět na obsah