Když slunce vyrábí přebytek, dělejme z něj chlad. Klimatická politika pro dospělé

Klimatická debata se příliš často pohybuje mezi dvěma tábory. Jedni chtějí lidem vysvětlovat, že mají méně jezdit, méně topit, méně chladit a nejlépe také méně žít. Druzí problém raději úplně popřou, protože jeho politické řešení bývá drahé, ideologické a nekompetentní.

Existuje však i třetí cesta: vzít změnu klimatu vážně, ale řešit ji technologií, trhem a zdravým rozumem. Jedním z překvapivě praktických nástrojů může být výroba a akumulace chladu v době, kdy solární elektrárny produkují nejvíce elektřiny. Jinými slovy: když máme v poledne přebytek výkonu, nemusíme elektřinu za každou cenu ukládat do drahých baterií, vyvážet ji pod cenou nebo výrobu vypínat. Můžeme z ní vyrobit něco, co budeme za několik hodin stejně potřebovat - chlad.

Chlazení bude jedním z největších energetických témat století

Rok 2024 byl podle Světové meteorologické organizace nejteplejším rokem v historii měření. Globální průměrná teplota byla přibližně o 1,55 °C vyšší než průměr let 1850–1900. WMO zároveň správně upozorňuje, že jeden rok nad hranicí 1,5 °C ještě neznamená definitivní překročení dlouhodobého cíle Pařížské dohody. Trend je však zřejmý: posledních deset let bylo zároveň deseti nejteplejšími roky v historii měření.  Vyšší teploty, urbanizace a růst životní úrovně logicky povedou k masivnímu rozšíření klimatizací. Je poněkud pokrytecké očekávat, že Evropan si bude chladit kancelář na 22 stupňů, zatímco obyvateli Indie nebo Indonésie vysvětlíme, že klimatizace je neekologický luxus.

Podle Mezinárodní energetické agentury už klimatizace a ventilátory spotřebovávají přibližně 10 % veškeré světové elektřiny a téměř 20 % elektřiny používané v budovách. Bez výrazného zvýšení účinnosti by se spotřeba energie na chlazení mohla do roku 2050 více než ztrojnásobit. Klimatizaci by v té době mohly mít přibližně dvě třetiny světových domácností. 

To není ideologická otázka. To je fyzická a ekonomická realita.

Slunce a chlad mají téměř ideální časový profil

Solární elektrárny vyrábějí nejvíce během slunečných dnů kolem poledne. Právě tehdy obvykle roste potřeba klimatizace, chlazení budov, skladů, obchodních center, nemocnic, datových center i potravinářských provozů. Výroba a spotřeba se tedy přirozeně překrývají mnohem lépe než například u vytápění v zimě. Studie publikovaná v časopise Energy & Environmental Science odhadla, že fotovoltaika může bez jakékoliv akumulace přímo pokrývat přibližně polovinu spotřeby elektřiny na chlazení. Při použití vodní tepelné akumulace o objemu jednoho kubického metru by v modelovaném scénáři mohl podíl chlazení pokrytého fotovoltaikou vzrůst z přibližně 55 na 70 %. To už není okrajová zelená hračka. To je poměrně silné systémové propojení dvou rychle rostoucích technologií.

Chlad může fungovat jako baterie

Elektrickou energii můžeme uložit do lithiového akumulátoru. Anebo jí můžeme v době přebytku pohánět kompresory a uložit výsledný chlad do vody, ledu, nemrznoucí směsi, speciálních materiálů nebo přímo do tepelné hmoty budovy a skladovaného zboží. Americké ministerstvo energetiky definuje tepelnou akumulaci právě jako uložení tepla či chladu do materiálu pro pozdější využití. Takové systémy mohou energii uchovávat od několika hodin až po týdny a pomáhat vyrovnávat nabídku a poptávku, aniž by se energie musela opakovaně převádět zpět na elektřinu. 

Fyzika je v tomto případě příjemně jednoduchá. Zmrazení jednoho kubického metru vody umožní teoreticky uložit přibližně 93 kWh tepelné energie. Pokud by chladicí zařízení pracovalo s topným faktorem, přesněji chladicím výkonovým číslem - kolem 3, potřebovalo by na vytvoření tohoto chladu zhruba 31 kWh elektřiny. Reálný výsledek samozřejmě ovlivní provozní teploty, izolace, účinnost kompresorů i ztráty systému. Nejde o porušení zákona zachování energie. Chladicí zařízení energii nevyrábí, ale pomocí elektřiny přečerpává teplo. Proto může jedna kilowatthodina elektrické energie zajistit několik kilowatthodin chladicího účinku.

Potravinářské sklady jsou pro tuto logiku ideální

Právě chladírenské a mrazírenské provozy (mě profesně blízké) mají obrovský potenciál. Jejich spotřeba je vysoká, předvídatelná a do určité míry časově řiditelná.

V době levné nebo přebytečné elektřiny lze například:

• intenzivněji chladit akumulační nádrž,
• vyrábět led nebo ledovou tříšť,
• bezpečně předchladit mrazírenský sklad v povoleném teplotním pásmu,
• přesunout část výkonu kompresorů z večerní špičky do poledne,
• využít samotné zmrazené zboží jako tepelnou setrvačnost,
• akumulovat chlad pro klimatizaci kanceláří nebo výrobních prostor,
• využít odpadní teplo z kondenzátorů pro ohřev vody, sanitaci nebo odmrazování.

Samozřejmě to neznamená svévolně podchlazovat potraviny a hazardovat s jejich kvalitou. Každý provoz musí respektovat HACCP, předepsané skladovací teploty, citlivost zboží a technologické limity. Řídit spotřebu však lze i uvnitř bezpečného teplotního koridoru. Právě zde se ukazuje rozdíl mezi skutečnou inovací a zeleným powerpointem. Skutečná inovace musí fungovat v pondělí ráno ve skladu, projít auditem, nezkazit zboží a na konci roku přinést měřitelnou úsporu.

Záporná cena není dar z nebes, ale informace

Rostoucí počet hodin s velmi nízkou nebo zápornou cenou elektřiny není důkazem, že energie je zdarma. Odběratel stále může platit distribuční poplatky, daně, rezervovanou kapacitu a další regulované náklady. Záporná velkoobchodní cena je především signál, že v dané chvíli vzniká elektřiny více, než kolik jí trh dokáže smysluplně spotřebovat nebo uložit. Správnou odpovědí není přebytky donekonečna dotovat. Správnou odpovědí je umožnit firmám, aby na cenový signál reagovaly. Chladírna, která umí zvýšit výkon v době přebytku a snížit odběr ve večerní špičce, není pasivním spotřebitelem. Stává se flexibilní součástí energetické soustavy. Takovou službu má trh ocenit. Ne proto, že je "zelená", ale protože pomáhá stabilizovat síť a snižuje potřebu budovat výkon využívaný jen několik hodin ročně.

Není to náhrada jádra ani univerzální spása

Bylo by stejně pošetilé tvrdit, že akumulace chladu vyřeší energetiku, jako tvrdit, že ji vyřeší samotné solární panely. Fotovoltaika nevyrábí v noci a v české zimě je její výkon omezený. Stabilní ekonomika potřebuje pevné zdroje, dostatečnou přenosovou soustavu, přeshraniční obchod, klasické baterie, přečerpávací elektrárny i řízení spotřeby. Pro Českou republiku zůstává nezbytnou součástí systému také jaderná energetika. Ale právě o to jde: rozumná energetika není náboženská válka mezi jádrem a solárem. Je to skládání technologií podle jejich skutečných vlastností. Jádro dodává stabilní výkon. Fotovoltaika vyrábí levně během slunečných hodin. Akumulace chladu pomáhá tuto výrobu využít tam, kde dává přirozený smysl. Plyn nebo jiný řiditelný výkon může krýt mimořádné špičky. Trh má rozhodovat, která kombinace se v konkrétním místě vyplatí.

Co má dělat stát

Stát by neměl podnikatelům určovat, jak velkou nádrž na led si mají koupit. Měl by vytvořit prostředí, ve kterém se vyplatí investovat do skutečné flexibility.

To znamená především:

• umožnit dynamické ceny a férové smlouvy,
• odstranit překážky pro agregaci flexibility,
• nezatěžovat uloženou energii opakovanými poplatky,
• podporovat rychlé odpisování investic do úspor a řízení spotřeby,
• hodnotit projekty podle dosaženého výsledku, nikoli podle zelených hesel,
• zachovat technologickou neutralitu,
• umožnit firmám vydělat na tom, že pomáhají stabilizovat síť.

Pokud technologie ekonomicky funguje pouze díky trvalé dotaci, je pravděpodobně ještě nezralá nebo špatně použitá. Pokud ale podnik dokáže snížit své náklady, stabilizovat odběr a současně omezit emise, není důvod mu v tom překážet.

Klimatická politika bez sebemrskačství

Klimatickou změnu nevyřešíme tím, že Evropanům zakážeme pohodlí a průmyslu zdražíme energii natolik, až se výroba odstěhuje do Číny. Emise se pouze přesunou a spolu s nimi pracovní místa, kapitál i technologické know-how. Rozumnější je využít lidskou schopnost vynalézat, investovat a reagovat na cenu. Akumulace chladu není velké politické gesto. Není kolem ní pochod, manifest ani správný hashtag. Je to nádrž, kompresor, řídicí software a dobře spočítaná návratnost. Právě proto může fungovat.

Konzervativní odpovědí na klimatickou změnu nemá být popírání reality. Má jí být nedůvěra k centrálnímu plánování, respekt k fyzice, důraz na technologii a přesvědčení, že soukromý kapitál dokáže hledat řešení lépe než úředník s dotační tabulkou.

Když tedy solární elektrárna vyrábí přebytek, nevypínejme ekonomiku. Vyrobme chlad, který budeme večer potřebovat. Není to celé řešení klimatické změny. Je to však přesně ten typ praktického, měřitelného a ekonomicky obhajitelného řešení, z něhož se musí skutečná klimatická politika skládat.