Daniel Višňovský: Jsou reálné představy společnosti o tom, jak v budoucnu hospodařit s energiemi?

Licence | Některá práva vyhrazena

Foto | Voice0Reason / Flickr

Takže: primární obvod parogenerátoru vypadá tak, že do jeho primárního obvodu vstupuje tlaková voda z reaktoru o teplotě 320 stupňů, a na výstupu je tato teplota 290 stupňů. Tato tlaková voda přeměňuje vodu v sekundárním okruhu v páru o teplotě 280 stupňů, v případě dukovanského bloku na 259 stupňů, a takto vyvinutá pára vstupuje do parní turbíny. Na první pohled oproti tepelné elektrárně žádná změna. Ďábel je ovšem skryt v několika detailech:

U tepelné elektrárny jde pára z kotlů ještě do přehříváku, kde se mění velmi podstatně její pracovní potenciál, především se z této syté páry stává pára přehřátá, která u moderních tepelných elekráren dosahuje teploty 600 stupňů, a tato jde do vysokotlakého stupně turbíny, a po průchodu tímto jde znovu do přehříváku, kde se opět přihřeje na teplotu okolo 600 stupňů, a tato pára opět s parametry páry přehřáté vstupuje do středotlakého stupně, kde odevzdává další část energie.

A tady jsou právě dva rozdíly, které velmi omezují odebrání tepla přímo z turbíny. Za prvé, ten teplotní spád tepelné elektrárny je výrazně vyšší, tudíž, pokud máme tuto páru využít pro dálkové vytápění, měla by mít teplotu někde okolo 160 stupňů, abychom touto mohli ohřát vodu rozvedenou horkovody na řekněme 140 stupňů, a tuto dopravit do lokalit vzdálených desítky kilometrů horkovody. Takže takto odebraná pára by při průchodu turbínou jaderné elekrárny odevzdala pro výrobu elektřiny podstatně menší část své vnitřní energie, než u tepelné elektrárny.

Druhý detail je technický, tedy že sytá pára z parogenerátoru jaderné elektrárny na rozdíl od přehřáté páry u tepelné elektrárny, v energetické hantýrce označované někdy jako ostrá pára, má mnohem vyšší náchylnost ke kondenzaci, a pokud bychom skutečně někde z prostředka turbíny jaderné elektrárny odebírali páru pro teplárenské účely, tak toto odběrné místo by bylo zcela jistě místo, kde by k nějaké reziduální kondenzaci docházelo, a takto vytvořené kapičky, při rychlostech, které v lopatkových stupních jsou (jsou srovnatelné s rychlostí projektilů palných zbraní) vedlo k rychlému poškození lopatek turbíny.

A možnosti využití těch 2 GW odpadního tepla za turbínou? Opět se musíme podívat na parametry tohoto. Takže parní turbíny u tlakovodních reaktorů jsou z důvodu co nejvyšší tepelné účinnosti řešeny jako kondenzační, kde teplota páry na výstupu je 39 stupňů Celsia v případě jaderné elektrárny Temelín, a navíc tato pára má mnohem nižší tlak, než je tlak atmosférický. Takže pokud bychom se pokoušeli tuto páru přímo využít pro vytápění, tak to narazí na minimálně tři problémy:

Za prvé, při jakémkoli poškození parogenerátoru se stává i toto médium zdrojem radioaktivity, kterou by asi nebylo záhodno rozvádět někam do rezidenčních oblastí, a druhá věc je, že tato pára je na silném podtlaku, to znamená, že této se lapidárně řečeno nikam dále do rour nechce. Pokud chcete dopravit plynné médium z bodu A do bodu B, musí být v bodu A vyšší tlak, než v bodu B. A do třetice, tuto páru máme k dispozici na mezikruží, jehož vnější kružnice je tvořená vnějším obvodem lopatek posledního stupně, a vnitřní diskem posledního stupně turbíny. Tedy pokud bychom to svedli do nějaké roury, měla by zhruba 5 metrů v průměru.

A to se nebavím o dalších problémech, že voda sekundárního okruhu jaderné elektrárny je speciálně upravená, nad její čistotou je potřeba mít kontrolu, a tudíž tuto by bylo nutné vést rourách z nerezi, a nerezové by musely být i desítky tisíc otopných těles. Takže z toho asi vyplývá, že využít skupenského potenciálu odpadní páry je nerealizovatelné, tuto páru musíme prohnat přes kondenzátory, které odeberou tomuto médiu jeho skupenské teplo. A co je produktem tohoto procesu?

Ohromná kvanta vlažné vody, jejíž teplota jen o málo převyšuje 30 stupňů Celsia, tudíž pro účely dálkového vytápění zcela nevhodné médium. Tady bych se vrátil k výše řečenému, tedy že počet takovýchto jaderných elektráren bude zcela jistě mnohem nižší, než současný počet tepláren a výtopen, kterýchžto počet výrazně přesahuje stovku.

Z toho vyplývá minimálně jedna věc: Ty horkovody budou muset být mnohem delší, tudíž i parametry té vody, tedy teploty a tlaku budou muset být vyšší. Je rozdíl horkovod někde po městě dlouhý 5 km, a horkovody do desítky měst v průměru dlouhý i desítky km.

V neposlední řadě je potřeba pamatovat, že nejde pouze o dálkové vytápění, ale také teplou užitkovou vodu, jejíž teplota by neměla klesnout pod 55 stupňů, pokud nechceme čelit epidemii legionelly.

Jinak některé další příspěvky v diskuzi lze považovat za velmi neotřelé, zejména, pokud někdo uvažuje v souvislosti s dálkovým vytápěním odpadním teplem jaderné elektrárny o podlahovém vytápění. Ne, že bych o objektech s podlahovým vytápěním napojených na centrální zdroj tepla nevěděl, jde například o prvorepublikové činžovní domy vedle Národního technického muzea, ale je to spíše výjimka, a nedovedu si představit, jak by bylo podlahové vytápění realizováno v 1,15 milionu panelákových bytech, v již stojících špitálech či školách, a to vše v nerezi. Nic z toho ovšem není realizováno pomocí kondenzačních vytápěcích těles na podtlakovou páru o teplotě 39 stupňů, napojených na zdroj potenciální radioaktivity, a navíc komplet v nerezi, včetně rozvodů.

Takže sami vidíte, že není dobré si lhát do vlastní kapsy, a ignorovat technické skutečnosti, protože to povede přesně k tomu, čehož slabý odvar prožíváme v současné době.

Financování

To se nebavíme o tom, že u hypotéky je nutný nezanedbatelný vstupní objem vlastních prostředků. A státní záruky? Jaké záruky může poskytnout stát, který není schopen bez zadlužování zvládat ani své vlastní provozní financování, což je případ nynější ČR.

Zároveň podotýkám, že prostředky na nákup fosilních zdrojů by stejně pokračovaly, a jejich objem by se v průběhu výstavby musel nutně navýšit, protože výstavba jaderné elektrárny je velmi náročná na materiálové a energetické vstupy. Navíc to financování tvoří pouze část problému, já tu otázku pokládal následovně: Kdo, kde, z čeho a za co.

Dále: Opravdu pozorně jsem si pročetl článek z odkazu, který byl v diskusi uveden, a ač nejsem přítelem slovíčkaření, tak jsem si všiml, že v článku se několikrát opakuje slovo „reaktor“ a ani jednou „energetický blok“ - takže se rýsuje otázka, co bylo vlastně v tom Polsku za 100 mld objednáno. Podle mne je objednán jednak inženýring, a jednak dodávka reaktorové části na klíč, tedy reaktor, řídící prvky, jeho zabezpečení, a parogenerátor, možná ještě čerpadla primárního okruhu, plus řídící systém. Pokud někdo někdy někdo z vás s Poláky nějakou energetickou nebo technologickou investici realizoval, jistě víte, že Poláci jsou velmi akční, a mají tendenci si zajistit svépomocí co největší část této.

To je ovšem jenom část nákladů, ke kterým dále patří ještě zejména turbíny, kondenzátory, generátory, chladící věže, a další prvky stavební části, rozvodna, a v neposlední řadě výkup pozemku, a další nezbytná rozsáhlá administrativa. A nyní to nejdůležitější: Co se asi tak stane, až desítky států zjistí, že přístup k fosilním zdrojům se zhoršuje, a obnovitelné zdroje energií ekonomiky jejich států samy o sobě nezachrání? Správně, začnou poptávat výstavbu jaderných elektráren, přičemž těch dodavatelů je pouze omezený počet. To samozřejmě povede k drastickému navýšení ceny, podobně jako dnes můžeme pozorovat zejména u elektřiny nebo plynu.

A postoje české společnosti k jádru? Inu, to záleží na tom, jak budete v průzkumech tu otázku formulovat. Samozřejmě, na otázku jestli v ČR jádro ani či ne, většina odpoví ANO, ale úplně jinak bude ta odpověď vypadat v případě, že jim sdělíte, že ta jaderná elektrárna bude do deseti kilometrů od jejich obydlí, a sdělíte jim, že je nezbytné, aby se na výstavbě této finančně podíleli.

Fotovoltaika

Jak se tedy těmto problémům vyhnout? V případě ČR by skutečně mohlo jít o řešení pomocí fotovoltaických panelů, a v minulých diskusích správně zaznělo, že to je pouze otázka dimenzování. Takže se do toho společně pusťme.

V prvé řadě si musíme připustit, že stejně, jako městská výtopna, ve které se cokoli spaluje, bude drtivá většina tohoto zařízení většinu roku mimo provoz, a celoročně bude sloužit pouze k ohřevu teplé užitkové vody. Nerovnoměrnost produkce fotovoltaiky v režimu den/noc lze vyřešit poměrně elegantně - radiátory se nahradí něčím, jako akumulační kamna, což tedy povede ke zhoršení komfortu, protože zaberou více místa, a musí okolo nich být prostor, aby nedošlo k požáru.

Ale jinak ten režim, kdy budou nabité na nejvyšší teplotu v podvečer, a ráno, když lidé odcházejí do práce vlažné, vlastně ničemu nevadí, plus tedy bude nutné každé odběrné místo vybavit bojlerem na ohřev teplé užitkové vody. Paneláková koupelna vzhledem ke své velikosti k tomu přímo vybízí. Takže nyní už jde pouze o to si určit, čím to napájet.

Takže asi nejpřijatelnějším řešením se jeví být farma fotovoltaických panelů, podobná, jakých jsou již nyní po ČR desítky. Takže tedy předpokládejme, že tato bude z něčeho, jako 400 Wp panel o rozměru 185 x 105 centimetrů, které budou na sklonu zhruba 45 stupňů. Tedy půdorysně tento panel zabere na délku zhruba 130 centimetrů, příčně bude mezi panely mezera 5 centimetrů, a podélně ulička o šířce 60 centimetrů pro obsluhu, a také pro to, aby jedna řada panelů nestínila tu další, když bude slunce nízko nad obzorem. Tedy plocha potřebná pro instalaci jednoho 400 Wp panelu bude 190x110 centimetrů, tedy 2,1 metru čtverečního.

Protože požadavek pro tento je, aby elektřina tímto vyrobená sloužila k vytápění, pak je potřeba vzít do úvahy parametry, které je tento panel schopen vyrobit v průběhu zimního dne, a protože to dimenzujeme, musíme vzít v úvahu spíše méně příznivé podmínky. Takže v zimních měsících z toho 400 Wp panelu dostaneme průměrný výkon nepřevyšující 80 W, pokud nebude mlha, a to ještě v případě, že na tento nenapadne sníh, a to po dobu maximálně devíti hodin. Ono to zase tak nevadí, největší mrazy stejně bývají, když je jasno. Takže tenhle panel vyrobí během jednoho dne 0,72 kWh energie. Podotýkám, že těch 80 W – průměr za zimní den, je velmi optimistické, sám jsem fotovoltaiku v ostrovním režimu provozoval již před 13 lety, a zkušenosti mám takové, že 100 Wp panel dával v zimních měsících nejčastěji 7-12 W, a nyní uvažuji, že dá 100 Wp - 20 W výkon.

Takže zkusme si případovou studii, kdy budeme uvažovat o výtopně pro město o 25 tisících obyvatel, které má zhruba 7000 odběrných míst napojených na centrální zdroj vytápění a dodávky teplé užitkové vody. Znovu zdůrazňuji, že odběrná místa jsou různé velikosti, kdy jedno odběrné místo muže tvořit byt 2+kk, a jiné třeba nemocnice, supermarket nebo škola. Já pro zjednodušení budu uvažovat, že typické odběrné místo je byt 3+1 – 65 metrů čtverečních v zatepleném domě, který v zimních měsících spotřebuje 75 kWh/den při nic moc tepelném komfortu 19-20 stupňů – teplo + teplou užitkovou vodu pro dvě osoby.

Je tedy zřejmé, že byt 3+1 bude potřebovat asi 105 výše uvedených panelů, které zaberou plochu 221 čtverečních metrů. Násobeno 7000 odběrnými místy je to 154 hektarů. Podotýkám, že jde pouze o teplo + teplou užitkovou vodu, nikoli o elektřinu samotnou, či plyn používaný v domácnostech k vaření, a jde pouze o náhradu zdroje centrálního vytápění, nikoli celkové zásobování energiemi města, které má svůj průmysl, své objekty s etážovým či lokálním vytápěním, které je obvykle ještě násobně náročnější, a že se jedná spíše o spodní hodnoty, které zajistí spíše přežití, než komfort, na který jsme zvyklí.

OK, nyní si řekneme, že je to fajn, že máme teplo a teplou vodu na sídlištích zdarma. OMYL. Přicházíme o produkci plodin, která by byla realizována na těch 154 hektatech, kterou jsme nyní zastavěli fotovoltaickou elektrárnou, a to pouze proto, abychom vytopili panelová sídliště, část další výstavby a městské občanské vybavenosti, sídlištní školy, místní špitál, a že se jedná o nepříliš velké okresní město. Je nějaká další alternativa?

Ano. Rozestavět ty panely na zimu, po dobu vegetačního klidu, a na konci zimy ty panely, které slouží pro topení zase sklidit. Ano, jde o monotonní práci, kterou nikdo nebude chtít dělat. Ale pouze na první pohled. Bude ty pracovní síly vhodně poptat, a pokud možno tím vyřešit i třeba problém sociálního začleňování. Takže je to jasné: Ten projekt je potřeba vhodně formulovat, a zacílit na ty, kdož to chtějí udělat. Tedy především na ty, kteří šplíchají blivajsy na umělecká díla, a pak také na ty, kteří na konci týdne vyřvávají, že uhlí patří pod zem. Obě skupiny to dělají z frustrace, že oni sami nemohou přispívat k tomu, aby byla planeta uhlíkově neutrální. Takže při náboru bude kladen důraz, že jde o projekt na dosažení uhlíkové neutrality, spojený s řešením genderové otázky, a také s problematikou sociálního začleňování, kde účelem bude jedince ze sociálně znevýhodněného prostředí naučit pracovním návykům.

Toto vše lze pokrýt novou skupinou profesí, ve které budou vynikat dvě: uhlíkový neutralizátor, a motivátor uhlíkového neutralizátora. Úlohou uhlíkového neutralizátora bude naložit na ruční kárku (uhlíkově neutrální) panely ve skladu, odvézt na pole, a rozestavět, dovézt tam kabely, a natáhnout k panelům. A protože toto bude potřeba provést v co nejkratším čase, tak se najde dost prostoru k realizaci pro jedince ze sociálně vyloučeného prostředí tím, že se jim umožní chodit pravidelně do práce, a vykonávat činnosti, ke kterým mají přirozený vztah, a která je bude bavit. Tedy nejvhodnější se jeví zařazení těchto do pozic motivátorů uhlíkových neutralizátorů, kde budou vykonávat činnost, ke které mají vlohy v genech. Tím se docílí to, že všichni budou dělat to, co je baví, jedni budou zachraňovat planetu před CO2, a druzí je budou přesvědčovat o jejich historické úloze pomocí vhodných postupů.

Historie nám říká, že vhodný motivačním nástrojem pro motivaci pracovní síly na poli je bič. A ta genderová část projektu? I té by bylo učiněno za dost, dotyční by chodili na úhledné unisex kadibudky vlastní produkce, nebo pěkně unisex do křoví. Má to nějaký zádrhel, aby byli všichni zúčastnění spokojení?