Kam až sahají kořeny Energiewende? Jsou mnohem hlubší, než se obecně soudí

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
Zdroj: Library of Congress, Digital ID: cph 3g06887

Německý výraz „Energiewende“ již zřejmě slyšel kdekdo. Slovo dosáhlo takové míry symboličnosti, že se obvykle ani nepřekládá, předpokládá se totiž, že mu každý – více či méně – rozumí. Jeho historie je však výrazně delší, než si mnoho lidí myslí, a formování konceptu, který nakonec dostal tuto nálepku, sahá ještě mnohem hlouběji do dějin.

Je velmi pravděpodobné, že řada lidí si slovo Energiewende spojuje pouze s posledními roky, kdy se Německo po havárii japonské jaderné elektrárny Fukušima rozhodlo rázně s tímto zdrojem energie skoncovat a zcela se přiklonit k obnovitelným zdrojům. Leckoho tedy možná překvapí, že jeho první výskyt se datuje již do roku 1980, kdy německý Öko-Institut uveřejnil publikaci s názvem „Energetický obrat – růst a prosperita bez ropy a uranu“ (Energiewende – Wachstum und Wohlstand ohne Erdöl und Uran). Fukušima tedy vlastně jen urychlila proces, který již probíhal několik desetiletí. Nebo možná staletí?

Kdy dojde uhlí?

Ano, z jistého hlediska můžeme hovořit o vývoji, který trvá již od počátku novověku. Tehdy se pochopitelně ještě neřešila ekologická problematika, oteplování planety a podobně, ale omezenost zdrojů fosilních paliv byla některými učenci minimálně tušena dávno před průmyslovou revolucí. Například ve Velké Británii již v 16. století začaly zaznívat varovné hlasy, že tamní zásoby uhlí budou v nepříliš vzdálené době zcela vyčerpány. Anglický parlament tehdy těmto hlasům naslouchal a opakovaně jednal o zákazu vývozu uhlí. V sousedním Skotsku podobné debaty vedly k tomu, že v roce 1563 byl tento zákaz tamním parlamentem skutečně schválen. Od té doby se tyto diskuze s větší či menší periodicitou vracely.

Větší intenzity nabyly na konci 18. století, kdy se rozhořela veřejná polemika o tom, zda jsou zásoby uhlí vyčerpatelné, případně kdy k tomuto vyčerpání dojde a jaký vlastně rozsah těchto zásob je. Debata se z Velké Británie poměrně rychle přenesla na evropský kontinent a o její závažnosti svědčí, že se promítala i do úvah velkých ekonomických myslitelů. Například slavný Adam Smith upozorňoval na to, že prosperitu nelze budovat na základě trvalého ekonomického růstu, že musí být založena na dlouhodobé stabilizaci podmíněné přírodními okolnostmi.

Výrazným hlasem těchto debat byl anglický ekonom William Stanley Jevons (foto vlevo, zdroj: Wikipedia). Jako první totiž přišel s prognózou, že spotřeba uhlí poroste exponenciálně. V článku uveřejněném v roce 1865 tempo zvyšování spotřeby dokonce vyčíslil: mělo dosahovat 3,5 % ročně. Z toho usoudil, že po určité době dosáhne spotřeba uhlí takové výše, že to povede k úplnému vyčerpání všech známých ložisek tohoto fosilního zdroje energie.

Přijde nová éra

V 19. století sílily diskuze o vyčerpatelnosti zdrojů – a zejména těch uhelných – i v německých intelektuálních kruzích. Například fyzik a zakladatel termodynamiky Rudolf Clausius zdůrazňoval, že je třeba přejít na takový způsob hospodaření, který bude s nerostným bohatstvím zacházet uvážlivě a šetrně. Na jeho myšlenky posléze navázal sociolog a ekonom Werner Sombart, který začal rozvíjet futurologické úvahy o tom, že éru uhlí, která v nepříliš vzdálené budoucnosti skončí, vystřídá éra sluneční energetiky. Stejný názor měl i nositel Nobelovy ceny za chemii Wilhelm Ostwald, podle nějž podstatou udržitelné ekonomiky může být pouze radiační, tedy sluneční energie.

První varovné hlasy

Lze tedy říci, že problém konečnosti fosilních paliv byl na sklonku 19. století již znám a rozebírán poměrně zevrubně, chyběly však ještě dostatečně silné celospolečenské impulsy, které by dokázaly podnítit vážný a dostatečně široký zájem o technologické inovace a změnu ekonomického uvažování. Tu a tam se však již objevovaly varovné hlasy, které upozorňovaly na širší a veskrze negativní kontext zvyšujících se energetických nároků lidstva. Jedním z nich byl fyzik John Tyndall, který si již v polovině 19. století povšiml, že zvyšování podílu oxidu uhličitého v atmosféře může způsobovat cosi, co později dostane označení „skleníkový efekt“. Na tohoto Angličana navázal švédský fyzik a chemik Svante Arrhenius, který patrně jako vůbec první explicitně upozornil na to, jaký negativní vliv může mít oxid uhličitý vznikající při spalování uhlí na celoplanetární klima.

Do 19. století, resp. do jeho druhé poloviny, spadají i počátky solární energetiky. V té době vynálezci jako William Grylls Adams, Augustin Mouchot, Alessandro Battaglia nebo John Ericsson pracovali na vývoji zařízení, která by umožňovala využívat solární energii pro různé praktické účely, třeba k vaření, destilaci nebo chlazení. Zmíněnému Francouzi Augustinu Mouchotovi se například v roce 1860 podařilo zkonstruovat funkční solární pec a o šest let později sestrojil i solární kolektor pohánějící parní stroj. V praxi se tyto technické novinky sice neprosadily, ale vzbudily ohlas široké veřejnosti. Mouchotovy snahy byly dokonce inspirací pro jeden z románů Émila Zoly, konkrétně pro utopickosocialistický román „Práce“ (Travail), kde autor popisuje společnost, která již zavrhla uhlí a plně se spoléhá na solární energii.

Historie fotovoltaiky, tedy přeměny slunečního záření přímo na elektrickou energii, má svůj pravděpodobný počátek v roce 1839, kdy Edmond Becquerel pozoroval fotovoltaický efekt prostřednictvím elektrody ponořené ve vodivém roztoku vystaveném světlu. V 70. letech 19. století se pozornost vědců zaměřila na prvek selenium, u nějž James Clerk Maxwell, William Grylls Adams či Richard Evans pozorovali fotovoltaický efekt. Za zlomový moment lze považovat rok 1883, kdy Američan Charles Fritts vyrobil první funkční fotovoltaický článek. Jeho účinnost však byla žalostně nízká – pouze kolem 1 %, a protože se k jeho výrobě používalo zlato, byl rovněž velmi drahý.

Po řadě dílčích teoretických úspěchů, včetně příspěvku Alberta Einsteina, který byl za vysvětlení fotoelektrického jevu na bázi kvantové mechaniky oceněn Nobelovou cenou, přišel další zlomový moment až v roce 1954, kdy vědci z Bellových laboratoří představili světu první křemíkový článek. I ten ale měl účinnost pouhých 6 %, takže se stále jednalo o neefektivní, drahou technologii. Začala sice již pronikat do praxe, ale především v projektech masivně dotovaných státem, jakými byly například vesmírné lety.

Síla vody

Zhruba ve stejné době jako fotovoltaika mají své historické počátky i vodní elektrárny. Lokálně patří tyto počátky do anglického Northumberlandu, kde v roce 1878 William Armstrong vynalezl a uvedl do praxe první hydroelektrický systém. Jeho praktické využití však bylo skromné: tento zdroj energie byl používán pouze k napájení jediné obloukové lampy v jeho umělecké galerii. Věci se však daly do pohybu, a tak o pouhé tři roky později mohla zahájit provoz vodní elektrárna Schoelkopf poblíž Niagarských vodopádů. Rok nato do vývoje nového energetického odvětví zasáhl i Thomas A. Edison, který zprovoznil 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 střídavého proudu. Je však třeba zdůraznit, že ve všech těchto případech se jednalo o zdroje s velmi malými výkony.

Edward Dean Adams Power Plant
Foto: Wikipedia

Zlom přišel až v roce 1895, kdy zahájila provoz první opravdu velká vodní elektrárna – Edward Dean Adams Power Plant, vybudovaná na Niagarských vodopádech. Její na svou dobu neslýchaný výkon 50 000 koňských sil se přenášel vysokonapěťovým systémem Westinghouse do 40 km vzdáleného města Buffalo. Posléze vznikla v této lokalitě celá soustava vodních elektráren a tento způsob výroby elektrické energie se začal šířit dále do světa.

Poručíme větru...

Na konci 19. století se podařilo přimět k výrobě elektřiny i větrnou energii. První větrné elektrárny v podstatě navazovaly na tradici tehdy ještě značně rozšířených větrných a vodních mlýnů, které v éře industrializace byly nejvýznamnějším, protože nejdostupnějším zdrojem energie. 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 všestranný vynálezce Poul la Cour. V Dánsku se díky jeho vhodným klimatickým podmínkám tato technická novinka rychle ujala a již na konci první světové války zajišťovaly větrné turbíny zhruba 3 % veškeré dánské spotřeby elektřiny.

V období mezi první a druhou světovou válkou se podařilo, především díky rozvoji této technologie v Dánsku, položit pevné základy pro další rozvoj větrné energetiky. První větrnou elektrárnou, která svým výkonem překročila hranici 1 MW, byla turbína postavená v roce 1941 v americkém státě Vermont. Konstruktéři Smith a Putnam pro tuto elektrárnu sestrojili unikátní rotor, jehož listy se při silnějším větru dokázaly automaticky sklápět, čímž se snižoval tlak větru na rotor. Toto zařízení se však od počátku potýkalo s vážnými technickými problémy a po čtyřech letech ukončilo provoz.

Větrná energetika je spjata i s temnou etapou německých dějin. Nacistické Německo totiž plánovalo s její pomocí zásobovat takzvané vojenské zemědělce. Technicky se na projektu měla podílet společnost Ventimotor, ale zůstalo pouze u prototypů. Na této epizodě je zajímavé zvláště to, že hlavním konstruktérem zmíněné firmy byl Ulrich W. Hütter, který později významně přispěl k rozvoji technologie větrných turbín a v podstatě stanovil jejich současnou podobu.

Dějiny vývoje alternativních zdrojů energie sbíhajícího se v konceptu Energiewende dokončíme v příštím článku.