Statistiky jsou neúprosné. V roce 1990 produkoval v ČR průmysl 51 milionů tun oxidu uhličitého za rok a doprava 7 milionů tun oxidu uhličitého za rok. Průmysl byl sedminásobně větším iniciátorem klimatických změn než doprava. V roce 2016 byl poměr opačný, v ČR vyprodukoval průmysl 9 milionů tun oxidu uhličitého za rok a doprava 18 milionů tun oxidu uhličitého za rok. Doprava se stala dvojnásobně větším iniciátorem klimatických změn než průmysl. Zároveň je doprava též v ČR největším a trvale rostoucím konečným spotřebitelem energie.
Takový je výsledek extenzivního rozvoje automobilové dopravy a technologické stagnace pohonného systému automobilů na úrovni techniky počátku dvacátého století, tedy spalovacím motorem: jedna třetina energie paliva pohání vozidlo, dvě třetiny energie paliva jen ohřívají okolní vzduch. Avšak celých 100 % spáleného paliva způsobuje velkou spotřebu energie a nežádoucí exhalace. Přitom nejde jen o globálně působící emise oxidu uhličitého, ale i o lokálně působící emise jedovatých látek, které poškozují lidské zdraví. Zejména oxidů dusíku (NOx), jemných prachových částic (PM) a polyaromatických uhlovodíků (PAH).
Na rozdíl od továren, které stojí za městem a mají vysoké komíny, produkují automobily jedovaté zplodiny na ulicích v těsné blízkosti lidských příbytků a mají ústí svých výfuků těsně nad povrchem země. Logickým důsledkem těchto skutečností je fakt, že dopravou znečistěné ovzduší má v ČR asi osmkrát horší vliv na lidské životy a zdraví než dopravní nehody. Spalovací motory do moderních vozidel nepatří. Stav techniky již umožňuje zajistit mobilitu osob i zboží s nižší spotřebou energie a bez exhalací. Není potřeba poškozovat životní prostředí ani lidské zdraví. K dispozici jsou moderní elektrické železnice včetně vysokorychlostních, metro, tramvaje, trolejbusy, elektrické autobusy. Všude tam, kde jsou silné a pravidelné přepravní proudy, je ekonomicky výhodné vybudovat kvalitní kolejovou dopravní cestu s liniovým elektrickým napájením. Kombinace čtyř fyzikálních principů (nízký valivý odpor ocelového kola po ocelové kolejnici, nízký aerodynamický odpor dlouhých štíhlých vozidel jedoucích v zákrytu, vysoká účinnost elektrického trakčního motoru ve srovnání s motorem spalovacím a schopnost rekuperovat kinetickou a potenciální energii) snižuje spotřebu energie pro dopravu zhruba na jednu osminu. A to při nulových lokálních emisí zdraví poškozujících látek a perspektivně (při odklonu výroby elektřiny od používání fosilních paliv) i bez globálních emisí oxidu uhličitého, nevratně měnících zemské klima. Extramodální úspory energie, tedy úspory energie vzniklé motivací k přesunu přeprav z energeticky vysoce náročných druhů dopravy (individuální automobilismus) na energeticky úsporné druhy dopravy (veřejná hromadná doprava, zejména kolejová, s elektrickou vozbou), jsou nejvýznamnější krokem ke snížení spotřeby energie dopravou a ke snížení dopravou produkovaných globálních i lokálních exhalací. Úlohou osobních i nákladních automobilů je zajistit slabší a méně pravidelné přepravní proudy, ve směrových relacích, ve kterých se nevyplatí budovat dopravní cestu s liniovým elektrickým napájením. Nikoliv konkurenční, ale kooperační a komplementární vztahy mezi jednotlivými druhy dopravy jsou základem multimodální udržitelné mobility. Avšak již ne automobilů se spalovacími motory, ale elektrických automobilů. Automobilů bez spalovacích motorů a za pár let i bez volantu a bez vlastníka. Sdílené autonomní automobily přijdou stejně rychle, jako přišly mobilní telefony či internet. Automobil již nebude pro občany majetkem, který je obtěžuje, o který se musí starat a který je omezuje, ale službou, jednou z mnoha aplikací na mobilním telefonu.
Zásadním způsobem k pokroku v oblasti automobilů přispěl pokrok v elektrotechnice, zejména v oblasti lithiových akumulátorů. Elektrické automobily se staly realitou a v krátké době nahradí automobily se spalovacími motory. K odklonu od tradičních osobních automobilů se spalovacími motory k elektrickým automobilům výrazně napomáhá povinné snižování limitu uhlíkové stopy podle Nařízení Evropského parlamentu a rady č. 443/2009, které stanovilo limit průměrné uhlíkové stopy flotily vyráběných vozidel na 95 g CO2/km. Běžné automobily se spalovacími motory mají uhlíkovou stopu kolem 120 g CO2/km, a tak výrobcům automobilů nezbývá, než k docílení požadovaných 95 g CO2/km vyrábět kolem 20 % elektrických automobilů s nulovou uhlíkovou stopou. Desítky miliard EUR či USD, investovaných jednotlivými výrobci automobilů do vývoje nových elektrických vozidel, změny výrobní základny, rekvalifikace personálu i zákaznických služeb dokládají odhodlání výrobců automobilů tyto cíle naplnit. Akcionářům se musí s tím spojené investice rychle vrátit zpět. Lze jen litovat, že technika lithiových akumulátorů pro automobily již nepřišla před půl stoletím. Ropné zásoby mohly zůstat v klidu v podzemí, nežádoucí emise oxidu uhličitého ani zdraví škodlivých látek z ní vzniknout nemusely.
Velkou výhodu elektrického automobilu je, že nemusí jezdit pro doplňování zásob energie k čerpací stanici, lze jej nabíjet kdekoliv při parkování, zejména doma. V ČR je registrováno již téměř 6 milionů osobních automobilů, které dohromady ročně ujedou zhruba 60 miliard km. Střední denní běh osobního automobilu v ČR je tedy 28 km, což v případě elektrického pohonu znamená průměrnou denní spotřebu zhruba 6 kWh elektrické energie. Tuto energii dodá automobilu obyčejná jednofázová zásuvka 230 V / 16 A o výkonu 3,7 kW za 1,6 hodiny. Automobil v ČR parkuje denně v průměru 23,6 hodiny, během 8 hodin nízkého tarifu (levný „noční proud“) jej lze nabít z této nejobyčejnější zásuvky na cestu dlouhou 140 km, což obyvatelstvu v ČR postačuje na více než 95 % cest. K tomu potřebný elektrický výkon je v každé domácnosti v rodinných domcích i na sídlištích, jen je potřeba jej přivést od domu k parkovacímu místu. Vlivem vyšší účinnosti elektrického trakčního motoru oproti motoru spalovacímu postačí při náhradě všech 6 milionů osobních automobilů v ČR elektrickými místo 39 TWh/rok energie uhlovodíkových paliv jen 13 TWh/rok elektrické energie. Elektrickou energii pro pohon všech osobních automobilů v ČR je schopna dodat solární elektrárna s panely o ploše 6 400 ha vybudovaná standardním způsobem na pozemku o ploše 9 600 ha. To jsou pouhá 2,4 % z 400 000 ha, na kterých je v ČR pěstována řepka olejná. Účinnost přeměny energie slunečního záření na elektřinu (18 %) je totiž 600krát vyšší než výsledná účinnost transformace energie slunečního záření (0,03 %), dosahovaná při biologickém procesu vytváření metylesteru řepkového oleje (účinnost 0,1 %) a jeho využití ve spalovacím motoru (účinnost 30 %). Při snaze plně v ČR nahradit ropná paliva pro osobní automobily metylesterem řepkového oleje by bylo nutno pěstovat řepku na 3 700 000 ha, což je více, než jaká je disponibilní plocha orné půdy v ČR (3 000 000 ha).
Nabíjení elektrických automobilů z distribuční sítě však ani není v plném rozsahu nutné. Již jsou k dispozici perovskitové fotovoltaické články, které jsou ve vodě rozpustné a lze je proto tisknout na libovolný podklad, včetně karoserie automobilů. To umožňuje nabíjení automobilem slunečním svitem zdarma z jeho karoserie v průběhu parkování. Automobilu se spalovacím motorem při parkováni na slunci benzín či nafta v nádrži nepřibude. Na čtvereční metr zemského povrchu přichází v naší zeměpisné poloze ročně zhruba 1 105 kWh energie slunečního svitu. Sluneční paprsky dopadající na plochu území ČR díky tomu přinášejí energii 315 000 PJ/rok. To je 300krát více, než je konečná spotřeba všech druhů energie v ČR (uhlí, ropných produktů, zemního plynu a elektřiny) v úhrnné hodnotě 1 050 PJ/rok. Při použití fotovoltaických článků s účinností 18 % (včetně ztrát v měničích a rozvodech) postačí na výrobu elektrické energie na úrovni celkové konečné spotřeby veškeré (nejen elektrické) energie v úrovni 1 050 PJ/ rok fotovoltaická elektrárna o výkonu 280 GW, tedy s plochou článků 150 000 ha, vybudovaná standardním způsobem na pozemku o ploše 220 000 ha.
Pokrytí spotřeby energie je jen jedna část úlohy, dále je též nutno vyrovnat odlišný časový proběh výroby a spotřeby energie. To ale není nic nového, zásobník v létě akumulované energie slunečního záření, určené k využití v zimním období, nazývaný stodola, byl největším objektem v každé zemědělské usedlosti. K tomu existují účinné metody, jak zmenšit požadavky na skladováni energie slunce, potřebné k vyrovnávání roční bilance. Například vhodnou kombinací solárních a větrných elektráren, neboť vítr fouká i v zimě, a to i v noci. Přitom předmětné větrné elektrárny nemusí být vybudovány na území ČR. Lze se inspirovat v historii elektrárenství u nás. První pražská městská elektrárna byla v roce 1900 vybudována v Holešovicích, ale druhá elektrárna pro Prahu již byla zřízena v roce 1926 v těsné blízkosti zdroje uhlí v Ervěnicích u Mostu. S Prahou byla spojena přenosovým elektrickým vedením. Analogicky je rozumné využít výborné podmínky pro budování větrných farem v pobřežních mořských mělčinách a vysoce výkonná dálková přenosová elektrická vedení, která lze vybudovat spolu s připravovanou výstavbou vysokorychlostních železnic. Existuje mnoho způsobů, kde, respektive jak, zřizovat fotovoltaické elektrárny. Na střechách domů, v opuštěných povrchových dolech, na karosériích automobilů. Ale také promyšleně na zemědělské půdě s cílem ji ochránit proti suchu. Klimatické změny se již i v ČR staly skutečností a sucho je jejich průvodním jevem. Velmi zajímavým propojením adaptačních a mitigačních opatření proti klimatickým změnám je agrovoltaika. Nikoliv solární elektrárna vedle zemědělsky využívaného pole, ale solární elektrárna v pruzích na zemědělsky využívaném poli. Vhodně uspořádané fotovoltaické panely dokážou podpořit zemědělskou výrobou na témže pozemku trojím způsobem:
▸ odeberou 20 % energie slunečního záření jeho přeměnou na elektřinu,
▸ částečně zastíní plochu pozemku,
▸ soustředí dešťové srážky do zemědělsky využívaných pruhů pole, na kterých jsou intenzivnější a pronikají do větší hloubky.
Spalovací motory, které mění jen třetinu energie paliva na mechanickou práci a dvě třetiny energie paliva na nevyužité odpadní ztrátové teplo, nemá logiku nadále používat v dopravních prostředcích. Avšak lze je úspěšně provozovat ve stacionárních aplikacích, kde lze nalézt rozumné uplatnění i pro využití jejich ztrátového tepla. Typickou oblastí jejich užití mohou být malé domácí metanové kogenerační jednotky, aplikované v domácnostech místo tradičních plynových kotlů pro ústřední topení a ohřev teplé užitkové vody. Výhodou je, že spotřeba elektřiny i tepla má v domácnostech velmi podobný časový průběh.
Skutečnost, že velká většina lidských obydlí je v ČR napojena na dvě energetické distribuční sítě, elektrickou a metanovou, dává do budoucna velký potenciál rozumného hospodaření s oběma těmito druhy energie. V obou případech pochopitelně výhradně na bázi obnovitelných zdrojů. Je účelné je vzájemně kombinovat, neboť každá z obou forem energie má své přednosti (elektřina má mnohem širší aplikační možnosti, metan se snadněji skladuje) a existují mnohé technologie k přeměně metanu na elektřinu i elektřiny na metan. Dvacáté století skončilo před 19 lety, technika se za tu dobu posunula vpřed. Česká republika již není 30 let oddělena od ostatních evropských zemí. Bylo by škoda tyto hodnoty nevyužít.
Po absolvování dopravní průmyslovky začínal na železnici jako topič na parních lokomotivách. Následně vystudoval elektrickou trakci u profesora Jansy na Vysoké škole dopravní v Žilině. V letech 1975 až 2000 pracoval jako projektant elektrických výzbrojí vozidel a později jako hlavní konstruktér v ČKD. Od roku 2000 působí u společnosti Siemens ČR v oddělení Engineeringu (od roku 2018 součást společnosti Siemens Mobility, s.r.o.). Po letech práce v první linii projektových úkolů se věnuje průřezovým strategickým rozvojovým projektům. Je odpovědný za růst odborné kvalifikace vývojových pracovníků Engineeringu v Praze, v Plzni a v Ostravě, zajišťovaný formou přednášek odborných znalostí v rámci Rail Academy. Vyučuje na vysokých školách v tuzemsku i v zahraničí, publikuje v odborných časopisech a reprezentuje společnost Siemens Mobility, s.r.o. na dopravních konferencích.
Vypravte se s námi do historie české energetiky, společně ale nahlédneme i do její budoucnosti. Hostem podcastu je Tomáš Hüner, ředitel divize chytré infrastruktury v českém Siemensu, který se oblasti energetiky věnuje již více než 30 let.
Průmyslové metaverzum – nový svět, který zrcadlí a simuluje skutečné stroje, továrny, města, dopravní sítě a ostatní i velmi složité systémy – nabídne svým aktérům interaktivní reprezentace a simulace skutečného světa v reálném čase. V dějinách průmyslu představuje zcela novou kapitolu, kterou začínáme společně psát.
Reprezentativní budova Opery v Dubaji, hlavním městě stejnojmenného emirátu, v sobě skrývá špičková zařízení Siemens, která symbolizují pronikání moderních technologií této společnosti nejenom do exkluzivních koncertních sálů. Jsou také příkladem pro budování inteligentních měst.
Budoucím trendem zemědělství je udržitelné pěstování plodin s méně zdroji a bez použití chemických přípravků. Aby zemědělci mohli vyhovět těmto novým nárokům a požadavkům, musejí úzce spolupracovat s průmyslem, který jim dokáže poskytnout potřebné nástroje. Jak dobře může taková spolupráce fungovat, názorně předvádí FRAVEBOT – robot, který na brněnské rodinné farmě Ráječek monitoruje a sklízí jahody.
