Projekt Energy System 2050. Jaké změny chystá Německo?
Emise CO2 významně přispívají ke globálnímu oteplování a podle statistik Eurostat tvoří přibližně 80% všech člověkem vytvořených skleníkových plynů v EU. Největší podíl na tvorbě má v Evropské unii Německo, které se možnostmi snížení aktivně zabývá. V současné chvíli přicházejí s částečnými výsledky projektu Energy System 2050, který by měl navrhnout vhodné řešení.
Budoucí vývoj
Jak vyplývá ze statistik roku 2019 a studií roku 2020, procento CO2 v ovzduší rapidně kleslo, hlavně kvůli utlumení provozu továren a elektráren v době koronakrize, ale na snížení má podíl také menší automobilový provoz. Členské země Evropské unie si ale uvědomují, že po ústupu koronaviru se ekonomika bude snažit znovu obnovit a emise by mohly opět vzrůst, proto je třeba hledat alternativní řešení, které možná nabízí právě projekt Energy System 2050.
|
Změna hodnot CO2 v atmosféře u vybraných zemí EU v roce 2019 |
||
|---|---|---|
|
Země |
Snížení v % |
Zvýšení v % |
|
Estonsko |
22,1 % |
- |
|
Dánsko |
10 % |
- |
|
Řecko |
6 % |
- |
|
Německo |
5 % |
- |
|
Česká republika |
3% |
- |
|
Rakousko |
- |
3% |
|
Lucembursko |
- |
7,5 % |
Zdroj: Eurostat, statistika: 6. 3. 2020, In 2019, CO2 emissions from energy use in the EU estimated to have decreased
Investice do výzkumu
Na konferenci v Berlíně byl představen projekt, který je pod vedením sdružení Helmholtz ve spolupráci s technologickým institutem v Karlsruhe. Německo je průmyslovou zemí se silnou ekonomikou, která je závislá nejvíce na společnostech, jako je Volkswagen, Damier, E.ON, Siemens nebo například BMW. Všechny tyto značky ale výrazně působí na životní prostředí. Jelikož se Německo zavázalo, že do roku 2050 svou uhlíkovou stopu výrazně sníží, je podle odborníků třeba zásadně změnit používané technologie. Své závazky potvrdilo Německo také na setkání OSN v New Yorku v roce 2019. Zde byl stanoven konkrétní cíl, a to snížení produkce CO2 o 80-90 % v porovnání s rokem 1990.
Vedoucím projektu a hlavním koordinátorem je profesor Holger Hanselka. Ten upozorňuje na to, že je Německo závislé na dovozu a předkládá návrh výroby nízkonákladové energie. „Národní a místní energetické systémy musí být co nejrychleji převedeny na obnovitelné zdroje energie,“ dodává profesor Otmar D. Wiestler, který je taktéž důležitou osobností výzkumu.
Řešení v praxi
Výzkum probíhal v osmi centrech od roku 2015, a v roce 2020 přinesl konkrétní výsledky. Základním cílem bylo dosáhnout plánu na transformaci výroby energie z dosavadních zdrojů na obnovitelné, a dále vytvořit potřebné zásoby.
Teoretická práce byla dále doplněna odborníky z oboru architektury, kteří do ní doplnili možná řešení, jako jsou rozvodné sítě, zařízení na bioplyn, skladovací systémy, či plynové turbíny.
Systémy pro skladování musí splňovat náročné požadavky. Vysoký výkon, nízké náklady a zároveň být přijatelné pro životní prostředí.
Testování
Provedeny byly také experimenty, aby se otestovala funkčnost návrhů v praxi. Výzkumnou energetickou infrastrukturou se stal například Energy Lab 2.0. Jedná se o síť zařízení, které spojují toky elektrické, tepelné a chemické energie a nové informační a komunikační technologie ve spolupráci s partnery Forschungszentrum Jülich (FZJ) a německým střediskem pro letectví a vesmír (DLR). Výzkumná zařízení zahrnují například sklad solární energie, testují jeho funkci a porovnávají s ostatními zařízeními, které jsou teprve ve fázi vývoje.
V prostoru jsou také vytvořeny obytné budovy, napodobována běžná infrastruktura, aby byla technologie co nejlépe otestovaná pro reálné použití ve městech.
Virtuální modely
Pro testování a výzkum jsou nezbytné také virtuální modely, které sdružení Helmholtz navrhuje, testuje, a později využívá. Počítačové programy mohou pomoci při plánování kapacit pro výrobu, přepravu nebo skladování energie. Modelové nástroje vyvíjely především vědci z technologického institutu v Karlsruhe.
Používání obnovitelných zdrojů může podle odborníků z Helmholtz způsobit kolísání energetických sítí. Na řešení tohoto problému spolupracovali na projektu s vědci z Japonska, Londýna, USA i některými z Evropy, až došli k úspěšnému závěru, který vyšel v časopise Nature Energy.
Problémy, které vyžadují řešení
Energetická síť při testování pracuje s frekvencí 50 hertzů, jak uvádějí odborníci z Helmholtz. Energii vytváří turbíny například ve vodních elektrárnách, které se otáčejí rychlostí 50 otáček za sekundu. Pokud ale spotřebitel odebere elektrické energie více, frekvence sítě poklesne. Takové odchylky pak mohou vést k poškození elektrických zařízení. Aktuálně se proto jedná o jeden ze zásadních problémů, které se snaží výzkumníci vyřešit.
Kolísání sítě
Obdobný problém se vyskytuje také u větrných elektráren. Vítr totiž fouká s rozdílnou intenzitou a stejně tak mraky ovlivňují získávání energie ze solárních panelů.
Odborníci navrhují v takovém případě zapojit více zařízení, která by se navzájem ve funkci podporovala. Vědci k těmto návrhům vytvářejí matematické modely, které by předpovídaly možné zranitelné jednotky a způsob řešení.
Drobné výkyvy by v provozu mohly být tolerovány, ale výzkumníci se stále potýkají s extrémními změnami hodnot. Dokud nebude dosaženo potřebné stability, nemůže být podobný systém v praxi používán.
Projekt Energy System tak přichází s mnoha novými poznatky, ale zároveň dalšími otázkami, které je třeba vyřešit, aby bylo možné do budoucna změnit technologie.
