Malá solární úvaha na prahu slunečného dne

Před lety jsem si ze zvědavosti zjišťoval, kolik energie ročně vyrobí lidstvo a kolik energie k nám doletí od Slunce. Prameny se dost liší, poznámky jsem si sice dělal, ale někam založil, a tak jsem si ráno našel jiný zdroj.

Celkový energetický tok (příkon) od Slunce dopadající na povrch atmosféry naší planety činí asi 172 000 TW (Zdroj). To je asi 1 507 000 000 TWh.  Na odkazu, který jsem uvedl a který podle mě pro účely mé úvahy stačí, se dozvíte, co se s touto energií děje. Zajímavé kupříkladu je, že na fotosyntézu se spotřebuje asi 0,1 % tohoto příkonu. Čekal jsem, že to bude víc.

Zajímavější jsou ale další dvě čísla. Asi 14,4 % tohoto příkonu, tedy necelých 25 000 TW, se spotřebuje na ohřívání Země (energie dopadající na souš). Tohle je energie, se kterou jako lidstvo můžeme pracovat. Je to takový Boží dar, dar pro život, jak chcete. Prostě tahle energie způsobuje, že tady nezmrzneme, že tepelné ztráty vyzařováním ze zemského povrchu jsou pokryty novou energií ze Slunce.
No a asi 4,3 %, to je asi 7400 TW se bez užitku odrazí zpět do vesmíru. 

Postavme si hypotézu, že z těchto příkonů si pro sebe lidstvo může uloupnout, kolik potřebuje. Pokud část energie sloužící k prohřívání zemského povrchu spotřebujeme k přeměně na elektrickou, a tu pak dále na tepelnou či mechanickou, tepelnou bilanci Země nijak zásadně neohrozíme. I mechanická energie se nakonec prakticky všechna přemění na tepelnou. Je tato hypotéza pravdivá?

Abychom to zjistili, potřebujeme nejprve vědět, kolik energie lidstvo ročně "vyrobí" (uvozovky jsou na místě, energii nelze vyrobit, jen přeměnit, výrobou myslím přeměnu nějak vázané energie na energii člověkem bezprostředně využitelnou) a spotřebuje.

Podle tohoto zdroje lidstvo vyrobí cca 26 000 TWh elektrické energie za rok. K tomu je třeba přičíst ještě energii jinou než elektrickou sloužící k vytápění, a také energii sloužící k pohonu vozidel, lodí a letadel. Zdrojů je málo, proto se dopustím velmi hrubého zjednodušení tím, že sem přiřadím veškerý podíl ropy na celosvětové produkci energie. Teda asi 1/3. (Zde)
Takže - elektřina 26 000 TWh (2/3 produkce), ostatní výroba 13 000 TWh. To je po zaokrouhlení cca 40 000 TWh.

Pokud bychom si tuto část energie uloupli z podílu, který slouží k ohřevu zemského povrchu a kompenzaci tepelných ztrát Země zpětným vyzařováním (to je těch 14,4 % příkonu), co by to znamenalo?

Za rok tedy dopadne na Zemi asi 217 000 000 TWh této "ohřívací" energie. Celková lidská výroba představuje tudíž nějakých 0,000 2 % tohoto množství. Pro představu - celková roční lidská spotřeba energie by byla pokryta za zhruba 1 hodinu a 20 minut. V případě, že bychom se soustředili pouze na záření bez užitku odražené, trvalo by to asi 4 hodiny 45 minut.

Co to znamená v praxi? V praxi to znamená, že si můžeme dovolit sluneční energií doslova plýtvat. Můžeme používat technologie, které mají velmi nízkou účinnost. Dále můžeme "výrobu" energie diverzifikovat. Nemusíme se vázat na zdroje paliv, ať fosilních, tak obnovitelných. Slunce svítí všude, kde jsou lidé (až na bezvýznamné výjimky). Diverzifikace zdrojů přinese i diverzifikaci úložišť, a to až na úroveň jednotlivých domácností. Představte si situaci, kdy vám dodavatel energie stanoví zápornou cenu, tedy že vám za odběr energie v určitých časových oknech (když jeho zdroje vyrábějí naplno) ještě platí. Tohle není jen můj nápad, tohle je možnost, která se vážně diskutuje. Jak se zachová odběratel? Jednoduše. Pořídí si úložiště. Aniž by měl sám vlastní zdroj, v době, kdy bude za odběr dostávat zaplaceno, bude si nabíjet třeba baterii, a v době, kdy bude mít za energii platit, bude část spotřeby pokrývat z tohoto úložiště. Navíc si samozřejmě zajistí, aby se operace, které snesou odklad (praní, ohřev vody - třeba na přitápění, dobíjení domácích spotřebičů...) odehrály právě v době, kdy je záporný tarif. Je dokonce možné, že tomuto trendu vyjdou vstříc i výrobci domácích spotřebičů, a vlastní baterie budou mít nejen třeba ruční mixery nebo vysavače (které je mají už dnes, byť spíše z důvodu praktičtější bezdrátové manipulace), o mobilech a počítačích nemluvě, ale všechny spotřebiče. Včetně praček, myček, televizí...
Bude možné vyrábět syntetická paliva ze vzdušného CO2 do stabilních zdrojů, především elektřiny. Potřeba těchto zdrojů sice klesne, ale nezmizí. To by mohlo vyřešit i malý dojezd elektrovozidel , především těch velkých a výkonných, jako jsou nákladní auta, vlaky, lodě. Samostatnou kapitolou jsou letadla, která na elektřinu komerčně létat ještě dlouho nebudou.
Totéž platí pro vodíkové palivové články. Při výše popsaném přebytku zdrojů je klidně možné vyrábět vodík elektrolýzou vody, jakkoliv málo účinná tato technologie je.

Možností jsou stovky, spíše tisíce. Pravda je, že zatím nejsou průchodné především politicky. Velká část lidstva vnímá solární energii jako nestálou, nespolehlivou, a velká část politiků si na tom buduje kariéru.
Ale pravda je, že jednou to přijde. Bez ohledu na spory o globální (ne)oteplování. Jiné zdroje nebudou. Tak proč se na to nezačít chystat hned. Aspoň se zamyslet. 

A pokud máte potřebu jedovatého rýpnutí s tím, abych začal u sebe, potom vězte, že už jsem začal.
Hezký den!