Není všechno zlato, co se třpytí. Solární elektrárny se mají stát nadějí uhlíkově neutrální budoucnosti – jsou ekologické, efektivní, udržitelné a jednou se jejich panely budou lesknout na každé střeše… Ale všechno nemůže být jen sluníčkové. Nová studie naznačuje, že celosvětová potřeba zaplnit pole fotovoltaickými články má jeden velký háček. Pokud totiž budeme budovat soláry tak rychle, aby se staly hlavním zdrojem obnovitelné energie na Zemi, do roku 2050 na to lidstvo vypotřebuje polovinu světových zásob hliníku.
Na rozdíl od vzácnějších kovů potřebných pro výrobu dobíjecích baterií, jako jsou lithium nebo kobalt, nám v případě hliníku nedostatek nehrozí. Koneckonců se jedná o úplně nejrozšířenější kov na Zemi. Nicméně jeho těžba a čištění do kvality, jež se používá na rámy solárních panelů, stojí obrovské množství energie, které by se – ironicky – mohlo do celkových emisí promítnout více než jejich ušetření pomocí fotovoltaiky.
Dle Mezinárodní agentury pro energii by fotovoltaické články měly do zmiňovaného roku 2050, jenž se uvádí jako milník Green Dealu a dalších ekologických projektů, obstarávat asi třetinu světové spotřeby elektrické energie. Pro srovnání, v roce 2019 se podařilo se slunečního svitu vyrobit jen dvě procenta tehdejší energetické produkce. Nicméně toto množství rychle roste, protože sluneční energie je nejen nejlevnější ze všech typů obnovitelných zdrojů, ale také by mohla poskytovat nejlevnější energie v historii, což je v kontextu jejich zdražování velmi žádoucí. A tak jsou panely nejen v Česku instalovány rekordní rychlostí.
Nadlidský úkol
„To ale představuje obrovský výrobní úkol, který vytvoří extrémní poptávku po některých druzích minerálů,“ uvádí tým fotovoltaických výzkumníků pro web ScienceAlert. Projekt, jehož výsledky byly publikovány v odborném časopise Nature Sustainability, vedla Allison Lennonová z univerzity Nového Jižního Walesu v Sydney. Stejně jako mnoho vědců před ní, i ona došla při pátrání v mapách solárních plánů k závěru, že abychom omezili globální oteplování na bezpečnou mez, museli bychom vyrábět asi 85krát více solární energie než nyní. Toto číslo samozřejmě představuje průměrný odhad a jednotlivé projekce se navzájem lehce liší.
Kdybychom se ovšem řídili plánem tvrdícím, že třetina energetiky má do roku 2050 záviset na naší nejbližší hvězdě, výroba a instalace fotovoltaických článků nám ,sebere‘ asi 40 procent ze současné produkce hliníku. Většina tohoto kovu pochází z Číny – a tak má-li platit výše uvedené, musela by asijská velmoc tři čtvrtiny vytěženého kovu z roku 2020 věnovat elektrárnám.
Další hliník je navíc třeba využít k výrobě jiných ,uhlíkově neutrálních‘ způsobů získávání energie. Součástky z něj jsou potřeba na větrné turbíny a elektromobily. „Těch začne přibývat také. To znamená, že se bude přestavovat infrastruktura a navrhovat nová vozidla – jak jinak než z hliníku,“ připomíná Lennonová.
Znečišťovatel krmí udržitelnost
Další kvanta elektřiny je potřeba vynaložit na samotnou produkci tohoto měkkého, do šeda zbarveného kovu. Sice jej lze recyklovat a udržet v oběhu i sto let, ale současným potřebám to nestačí. Nový materiál se vyrábí pomocí elektrolýzy roztaveného bauxitu a kryolitu při teplotě asi 950 °C. Při zpracování čtyř tun bauxitu vznikne tuna čistého hliníku, zatímco tři čtvrtiny materiálu se stanou odpadem. Dále při procesu vzniká červený a hnědý kal složený z oxidů různých kovů, který je velmi alkalický a lehce radioaktivní. Pokud unikne, likviduje vegetaci, způsobuje popáleniny a otravu při vdechnutí.
Množství energie potřebné na výrobu jedné plechovky od Coca-Coly odpovídá spálení ropy o půlce jejího objemu. To je třikrát více než u plastu a až 25krát více než u skla. Navíc během jejího tavení a lisování unikají do životního prostředí znečišťující sloučeniny fluoru, které mohou například způsobovat alergie.
Hliník se však nerozkládá, a tak jeho recyklace může ušetřit až 95 procent výrobních nákladů - ačkoli část kovu během opětovné tavby vždy shoří, takže materiálu pomalu ubývá. Nyní se v oběhu stále nachází 75 procent veškerého historicky používaného hliníku. „Pokud se nám podaří vybudovat dostatek solárních elektráren, abychom do roku 2050 splnili cíl emisní neutrality, budeme za to vděčit právě ,nekonečné‘ recyklovatelnosti hliníku,“ shrnuje vědkyně a její tým.
Společně výzkumníci vymodelovali několik možných cest, jimiž se energetici v následujících třech dekádách mohou vydat. Při statistikách zohlednili, kolik recyklovaného hliníku by mohlo být v budoucnu k dispozici v Číně, kde se většina panelů vyrábí, životnost článků i očekávaná zlepšení v technologii výroby jednotlivých komponent.
Není čas ztrácet čas
Nejhorší scénář nastane, když bude průmysl pokračovat stejně jako dosud. Emise porostou, hliníku se bude vyrábět pořád stejně a množství oxidu uhličitého v atmosféře se přiblíží k hranici čtyř tisíc megatun. Pro příští generace to neznamená moc přívětivé podmínky k životu. „Pokud nezměníme nějakou část procesu získávání elektřiny, emisí se nikdy nezbavíme,“ řekl už předloni pro PV Magazine inženýr Guðrún Sævarsdóttir z univerzity v Reykjavíku.
Emise vypouštěné při zpracování hliníku se v ideálním případě podaří snížit do konce probíhající dekády. Pak bude možné naplnit ,ambiciózní cíl‘ a udržet do roku 2050 objem CO2 pod hranicí 1500 megatun, což je horní mez pro udržení globálního oteplování pod dvěma stupni z prohlášení Mezinárodního institutu pro hliník.
Aby se lidstvo dostalo tak daleko, musí se podle vědců soustředit na opravdu bezchybnou recyklaci kovu. Koncoví spotřebitelé by proto měli začít pečlivěji třídit své plechovky a kalíšky od svíček, zatímco slévárny budou svážet materiál od lokálních fabrik v zemích, kde se fotovoltaické články budou používat, místo aby se dovážely.
Na šetření materiálem je třeba myslet i při jejich osazování na pole. Snížit počet panelů energetici za žádnou cenu nemohou, při správné konfiguraci desek lze však minimalizovat množství potřebných rámů.
Podle Lennonová je klimatická krize skutečně naléhavá. Nabádá proto k co nejrychlejšímu překonání všech překážek a pokračování výstavby dalších elektráren. Důležitá je rovněž dekarbonizace celé elektrické sítě pohánějící slévárny. Tu by průmyslníci měli stihnout do deseti let - jedině tak se podaří udržet emise oxidu uhličitého do roku 2050 pod hranicí jednoho tisíce megatun. Svoji roli musí pochopitelně sehrát též politici, od kterých se očekává, že i nadále budou napříč celým světem podporovat nízkouhlíkovou výrobu a stavbu udržitelných továren čerpajících energii z obnovitelných zdrojů.
