Dostali jsme se do doby, kdy se velmi intenzivně diskutuje o zdrojích energie a budoucnosti lidstva. Zelené politiky selhávají, neboť lidé v nich vidí něco nekalého, rozkrádání dotací, obohacování jen určité skupiny jedinců atd. Má to své důvody, neboť politická rozhodnutí nebyla nikdy příliš moudrá, resp. nikdy nepočítala s lidskou vynalézavostí. Jakmile se někde objeví příležitost k zisku, investor se vždy najde. A pak se strhne vášnivá diskuze, zda je to dobře nebo špatně.
Zejména v České republice to vede doslova k boji proti pokročilým technologiím, ať už je to elektromobilita, nebo jenom obnovitelné zdroje. Proto vzniká tato stránka, kde uvádím určitá fakta a vize v jednotné podobě a je na každém z vás, jak je uchopíte. Zda ideologicky nebo technicky. 200 let fosilního průmyslu doplněné o cca 70 let jaderného šílenství (omlouvám se, ale lepší výraz pro to nemám) nás doslova připravilo o zdravý selský rozum. Sušit prádlo na slunci a větru, vařit na ohni, jíst potraviny vypěstované venku organicky a v půdě bohaté na živiny, bydlet v domech ze slámy, dřeva a hlíny atd. To je selský rozum. Vedle toho sušičky prádla, robotické vysavače, jídlo pěstované ve fytotronech pod zemí, umělohmotné oblečení, domy z betonu, oceli a skla – to už moc selský rozum není. Chce to rozumný balanc. A jak ho získat?
Podívejme se na scénář, kdybychom zapomněli na uhlí, ropu, plyn a uran, prostě by neexistovaly. Jediným dostupným zdrojem by bylo slunce, jako to vždy bylo a trocha geotermální energie. Volnou energii si zatím nechme do jiného článku, taky se na ni podíváme.
Máte pocit, že by to nešlo? že není možné vytvořit uzavřený systém, kde by vše bylo poháněné sluneční energií? Tak se pojďme podívat na hypotetický scénář, jak postavit takovou první solární elektrárnu, kde vše pohání čistá sluneční energie. Můžete si představit, že 200 let před námi zde žili moudří předkové, kteří se rozhodli takto začít už dávno a sestrojili první baterie, první solární články, první vodní a větrné turbíny a zakázali si spalovat uhlíkatá paliva a štěpit jakékoliv atomy. Využívali jen a jen přírodní energie, přírodní materiály. Dokonce pomocí elektřiny vyrobili i syntetickou ropu, uhlovodíky složitější než přírodní oleje, které byly na začátku a z této uměle vyrobené sluneční ropy začali vyrábět plasty, barvy, oleje a částečně i paliva pro své stroje. Nicméně na začátku byla a zůstává jen a jen sluneční energie.
Že to nejde? A co taková slunečnice? Maličké semínko zasazené do země za rok vytvoří obrovský květ plný slunečnicových semínek bohatých na oleje, sacharidy a proteiny. Celulóza jako stavební materiál, buňky jako sluneční trackery. Energie pro rostlinu a jídlo pro ptáky. Jedno jediné semínko a vytovoří obrovskou rostlinu plnou semen. Proč, když to zvládne příroda, to nezvládnou lidé? Nebo nám to jenom někdo tvrdí a nutí nám příběh o fosilní budoucnosti a jaderné nezávislosti?
Tak se pojďme podívat, jak bychom to udělali technologicky my. A nechte pracovat svoji představivost.
Hypotetický scénář výroby solární elektrárny (FVE) pouze s využitím přírodních a obnovitelných zdrojů energie představuje plně uzavřený cyklus, kde sluneční, větrná nebo vodní energie pohání každý krok od těžby surovin po finální zprovoznění. Tento přístup se inspiroval historickými příklady, jako jsou větrné mlýny pro mletí obilí nebo vodní hamry pro kování, ale využívá dnešní pokročilé technologie – solární pece pro tavení kovů, laserové/plazmové řezání poháněné elektřinou z FVE, vodní paprsky pro přesné zpracování a elektrické stroje s bateriovými systémy. Na rozdíl od fosilních zdrojů (uhlí, ropa, plyn), které uvolňují uložený uhlík a narušují globální rovnováhu, nebo jaderné energie, která produkuje velké množství odpadního tepla (2–3× více než vyrobené elektřiny) a páry s tepelným znečištěním vodních toků, tento scénář spoléhá na nekonečné přírodní toky slunce a větru (~173 000 TW sluneční tok globálně), které se obnovují každý den bez paliva, emisí nebo trvalých odpadů.
1. Těžba surovin (křemík pro panely, kovy pro konstrukce, jako hliník nebo ocel)
Těžba probíhá v odlehlých lokalitách, jako jsou bývalé povrchové doly, kde je instalován hybridní mikrogrid z FVE panelů (např. 4–18 MW solární farma) a větrných turbín, kombinovaný s bateriovými úložišti (např. 4–13 MWh). Elektrické těžební stroje – bagry, drtiče a dopravníky – jsou poháněny touto energií, podobně jako v reálných příkladech v Austrálii (Agnew Gold Mine) nebo Burkina Faso (Essakane Mine), kde solární a větrná energie pokrývá až 85 % denní spotřeby. Pro těžbu křemíku (z křemenného písku) se používají elektrické drtiče a separátory, nabíjené z onsite FVE, což eliminuje dieselové generátory. Vodní paprsky (high-pressure water jets) poháněné elektřinou z obnovitelných zdrojů řežou horninu přesněji a s minimálním prachem, snižujícím environmentální dopad oproti fosilním metodám. Tento krok spotřebuje ~12 % energie potřebné pro celý cyklus, ale díky solárnímu pohonu je energetická návratnost (payback time) pod 1 rok.
2. Doprava surovin k zpracovatelským zařízením
Suroviny jsou přepravovány elektrickými nákladními vozidly nebo rail-veyory (elektrické kolejové systémy), nabíjenými z obnovitelných zdrojů. V hypotetickém scénáři se používají autonomní elektrické nákladní auta (např. 350 kW modely pro doly), podobné těm od Caterpillar nebo Komatsu, které integrují baterie s onsite nabíječkami poháněnými FVE a větrem. Pro delší vzdálenosti slouží elektrické vlaky nebo lodě s hybridním pohonem (solární panely na palubě + větrné turbíny), což snižuje emise o 60–80 % oproti fosilním dopravě. Tento krok je optimalizován AI pro minimalizaci spotřeby, s využitím sluneční energie pro denní nabíjení.
3. Úprava a zpracování materiálů (tavení, řezání, formování)
Zde vstupují pokročilé technologie: Solární pece (concentrating solar furnaces) taví kovy při teplotách nad 1 400–2 000 °C bez paliv, jako v příkladu švýcarské firmy Panatère, kde solární paprsky soustředěné heliostaty taví ocel z odpadu do ingotů s nulovými emisemi. Pro křemík se používá solární tavení polysilikonu, kde teplo z FVE pohání vysokoteplotní procesy (nad 1 400 °C), nahrazující uhelné pece. Laserové nebo plazmové řezání kovů (např. pro rámy panelů) je poháněno elektřinou z onsite FVE, s vodními paprsky pro čisté řezy bez tepelného zkreslení. Továrny jsou samozásobeny solární energií (např. střešní FVE pokrývající 100 % spotřeby během dne), s bateriemi pro noční provoz, což snižuje energetickou náročnost o 13–30 % oproti globálním dodavatelským řetězcům závislým na fosilních zdrojích.
4. Výroba komponent (panely, invertory, konstrukce)
Výroba probíhá v decentralizovaných továrnách poháněných obnovitelnými zdroji, kde robotizované linky (poháněné elektřinou z FVE) sestavují fotovoltaické buňky z polysilikonu. Procesy jako depozice tenkých vrstev nebo soldering jsou optimalizovány pro nízkou spotřebu, s využitím větrné energie pro stabilizaci. Tento krok recykluje odpad (např. kovové šrot) zpět do solárních pecí, uzavírajíc kruh. Globální potenciál solární energie (~80–175 PWh/rok realisticky) umožňuje škálovat výrobu bez omezení, na rozdíl od konečných fosilních zásob.
5. Instalace a zprovoznění solární elektrárny
Finální fáze zahrnuje elektrické stavební stroje – bagry, jeřáby a dopravníky – poháněné obnovitelnými zdroji, jako v příkladech elektrických stavebních vozidel od Volvo nebo John Deere. Panely jsou instalovány na bývalých dolech nebo brownfieldech, kde solární farma generuje energii pro vlastní rozšíření (např. 250–400 MW projekty na bývalých uhelných dolech). Po zprovoznění FVE produkuje čistou energii s návratností pod 1 rok, mnohonásobně převyšující současnou globální spotřebu (~30 PWh/rok).
Tento scénář demonstruje, jak přírodní toky slunce a větru umožňují udržitelnou, decentralizovanou výrobu bez narušení přírodních cyklů, v kontrastu k fosilním zdrojům, které způsobují emise a znečištění, nebo jadernému teplu, které zatěžuje vodní zdroje. S dnešními technologiemi je to uskupitelné na lokální úrovni a škálovatelné globálně.
Dává vám to smysl?
Vraťme se tedy opět ke slunečnici.
Slunečnice (Helianthus annuus) představuje dokonalý příklad přírodního obnovitelného zdroje energie, poháněného slunečním tokem (~173 000 TW globálně), který se obnovuje každý den bez paliva, emisí CO₂ nebo trvalých odpadů. Na rozdíl od fosilních zdrojů (uhlí, ropa, plyn), které uvolňují uložený uhlík a narušují globální rovnováhu, nebo jaderné energie, která produkuje velké množství odpadního tepla (2–3× více než vyrobené elektřiny) a páry s tepelným znečištěním vodních toků, slunečnice přeměňuje sluneční energii na biomasu prostřednictvím fotosyntézy s efektivitou ~1 %, což je mnohonásobně udržitelnější. Zde je hypotetický výpočet energetického zisku pro průměrnou olejovou slunečnici od semínka po sklizeň (doba růstu ~90 dní, na základě dat z agronomických studií).
Biomasa a semena
- Semeno: Průměrná hmotnost ~0.07 g (suchá hmota), což je počáteční vstup.
- Celková biomasa po sklizni: ~200 g suché hmoty na rostlinu (včetně stonku, listů a kořenů; typický výnos ~3–10 t/ha při hustotě 50 000 rostlin/ha).
- Semena: ~50 g na rostlinu (typický výnos 1.8–3 t/ha, z toho ~20–30 % oleje vhodného pro biodiesel nebo potravu).
Zvětšení objemu
Objem semena ~0.1 cm³ se zvětší na ~10 000 cm³ u plně vyrostlé rostliny (výška 1–3 m, průměr stonku 2–3 cm), což představuje ~100 000násobné zvětšení. Toto růstové zvětšení je poháněno sluneční energií, na rozdíl od fosilních procesů, které vyžadují těžbu a spalování s emisemi.
Plocha rostliny
- Plocha listů: ~0.8 m² na rostlinu (leaf area index ~4 při hustotě 50 000/ha, což zajišťuje maximální zachycení sluneční energie).
- Plocha květu: ~0.2 m² (průměr 15–30 cm, slouží k opylení a semenné produkci).
- Celková plocha rostliny (včetně stonku): ~1 m², optimalizovaná pro fotosyntézu bez umělých vstupů.
Energetický zisk
- Energie sklizená (absorbovaná): ~12.44 MJ na rostlinu (výpočet: plocha listů 0.8 m² × průměrná insolace 200 W/m² × 90 dní × 1 % efektivita fotosyntézy; toto představuje přírodní tok sluneční energie, mnohonásobně převyšující současnou globální spotřebu ~30 PWh/rok).
- Energie uložená v biomase: ~3.45 MJ na rostlinu (kalorická hodnota semen ~21 MJ/kg, ostatní biomasa ~16 MJ/kg; ~28 % absorbované energie se uloží, zbytek se spotřebuje na růst a transpiraci).
Využitelnost
- Pro energetické účely: ~2.07 MJ na rostlinu (60 % efektivita při spalování nebo konverzi na biopalivo; celá biomasa včetně stonků a slupek je vhodná pro pelety nebo biodiesel, s výnosem ~15–20 MJ/kg, což je obnovitelná alternativa k fosilním palivům bez narušení cyklů).
- Pro potravu: ~0.84 MJ na rostlinu (80 % energie ze semen; bohaté na proteiny ~34 %, lipidy ~65 %, s nutriční hodnotou ~164 kcal/28 g, vhodné pro lidskou spotřebu nebo krmivo, minimalizující závislost na fosilních vstupech v zemědělství).
Tento zisk ukazuje, jak slunečnice efektivně přeměňuje přírodní sluneční tok na užitečnou biomasu, s potenciálem pro udržitelnou energetiku a potravinovou bezpečnost – na rozdíl od neobnovitelných zdrojů, které způsobují environmentální degradaci.
Ještě se mrkněme na konopí, které je již dlouhá léta v těžké prohibici. Má to nějaký důvod?
Technické konopí (Cannabis sativa L., industrial hemp) představuje vynikající příklad přírodního obnovitelného zdroje energie, poháněného slunečním tokem (~173 000 TW globálně), který se obnovuje každý den bez paliva, emisí CO₂ nebo trvalých odpadů. Na rozdíl od fosilních zdrojů (uhlí, ropa, plyn), které uvolňují uložený uhlík a narušují globální rovnováhu, nebo jaderné energie, která produkuje velké množství odpadního tepla (2–3× více než vyrobené elektřiny) a páry s tepelným znečištěním vodních toků, konopí přeměňuje sluneční energii na biomasu prostřednictvím fotosyntézy s efektivitou ~1 %, což je mnohonásobně udržitelnější. Zde je hypotetický výpočet energetického zisku pro průměrné technické konopí od semínka po sklizeň (doba růstu ~120 dní, na základě dat z agronomických studií).
Biomasa a semena
- Semeno: Průměrná hmotnost ~0.015 g (suchá hmota), což je počáteční vstup.
- Celková biomasa po sklizni: ~11 g suché hmoty na rostlinu (včetně stonku, listů a kořenů; typický výnos ~12–15 t/ha při hustotě ~1.3 milionu rostlin/ha).
- Semena: ~0.8 g na rostlinu (typický výnos 1–1.5 t/ha, z toho ~30–50 % oleje vhodného pro biodiesel nebo potravu).
Zvětšení objemu
Objem semena ~0.01 cm³ se zvětší na ~500 cm³ u plně vyrostlé rostliny (výška 2–4 m, průměr stonku 0.5–1 cm), což představuje ~50 000násobné zvětšení. Toto růstové zvětšení je poháněno sluneční energií, na rozdíl od fosilních procesů, které vyžadují těžbu a spalování s emisemi.
Plocha rostliny
- Plocha listů: ~0.03 m² na rostlinu (leaf area index ~4 při hustotě ~1.3 milionu/ha, což zajišťuje maximální zachycení sluneční energie).
- Plocha květu: ~0.1 m² (inflorescences pro semennou produkci).
- Celková plocha rostliny (včetně stonku): ~0.2 m², optimalizovaná pro fotosyntézu bez umělých vstupů.
Energetický zisk
- Energie sklizená (absorbovaná): ~0.62 MJ na rostlinu (výpočet: plocha listů 0.03 m² × průměrná insolace 200 W/m² × 120 dní × 1 % efektivita fotosyntézy; toto představuje přírodní tok sluneční energie, mnohonásobně převyšující současnou globální spotřebu ~30 PWh/rok).
- Energie uložená v biomase: ~0.20 MJ na rostlinu (kalorická hodnota biomasy ~18 MJ/kg, semen ~25 MJ/kg; ~32 % absorbované energie se uloží, zbytek se spotřebuje na růst a transpiraci).
Využitelnost
- Pro energetické účely: ~0.12 MJ na rostlinu (60 % efektivita při spalování nebo konverzi na biopalivo; celá biomasa včetně stonků a slupek je vhodná pro pelety, biogas nebo biodiesel, s výnosem ~18–20 MJ/kg, což je obnovitelná alternativa k fosilním palivům bez narušení cyklů).
- Pro potravu: ~0.02 MJ na rostlinu (80 % energie ze semen; bohaté na proteiny ~30 %, lipidy ~50 %, s nutriční hodnotou ~530 kcal/100 g, vhodné pro lidskou spotřebu nebo krmivo, minimalizující závislost na fosilních vstupech v zemědělství).
Tento zisk opět ukazuje, jak technické konopí efektivně přeměňuje přírodní sluneční tok na užitečnou biomasu, s potenciálem pro udržitelnou energetiku a potravinovou bezpečnost.
Srovnejme si to všechno dohromady
Srovnání hektarových výnosů slunečnic, technického konopí a fotovoltaické elektrárny (FVE) podtrhuje obrovský potenciál přírodních obnovitelných zdrojů energie, poháněných slunečním tokem (~173 000 TW globálně), který se obnovuje každý den bez paliva, emisí CO₂ nebo trvalých odpadů. Na rozdíl od fosilních zdrojů (uhlí, ropa, plyn), které uvolňují uložený uhlík a narušují globální rovnováhu, nebo jaderné energie, která produkuje velké množství odpadního tepla (2–3× více než vyrobené elektřiny) a páry s tepelným znečištěním vodních toků, tyto zdroje představují čisté a přirozené formy energie. Slunečnice a konopí jako biomasové plodiny přeměňují sluneční energii na užitečnou biomasu prostřednictvím fotosyntézy s efektivitou ~1 %, zatímco FVE přímo generuje elektřinu s efektivitou ~15–25 %.
Hektarový výnos je srovnáván na základě průměrných dat z agronomických a energetických studií: pro biomasu se počítá suchá hmota (t/ha) a energetický výnos (GJ/ha/rok, při kalorické hodnotě ~18 MJ/kg pro spalování nebo biopaliva). Pro FVE je výnos v MWh/ha/rok (převedeno na GJ/ha pro srovnatelnost, kde 1 MWh = 3,6 GJ). Průměrné hodnoty zohledňují typické podmínky v mírném pásu (např. Evropa/USA), kde insolace ~200 W/m² umožňuje vysoké výnosy.
| Zdroj | Biomasa (t/ha suché hmoty) | Energetický výnos (GJ/ha/rok) | Poznámka / využití |
|---|---|---|---|
| Slunečnice | 3–7 (zbytková biomasa po semenách); celková až 20 | 90–360 (z biomasy; olej ~10–15 GJ/ha) | Semena pro biodiesel/potravu, stonky pro pelety; obnovitelná alternativa k fosilním palivům bez narušení cyklů. |
| Technické konopí | 12–15 | 216–270 (z biomasy; až 296 pro biogas) | Vlákna pro textil, biomasa pro biogas/solid fuel; vyšší výnos než slunečnice díky rychlému růstu. |
| Fotovoltaická elektrárna | — (žádná biomasa) | 1 728–3 960 (480–1 100 MWh/ha) | Přímá elektřina; 10–20× vyšší než biomasa, nekonečný tok bez paliva; potenciál ~80–175 PWh/rok globálně. |
FVE převyšuje biomasové plodiny v energetickém výnosu (až 20× vyšší), což ji činí efektivnější pro velkovýrobu elektřiny, zatímco slunečnice a konopí nabízejí multifunkční využití (potrava, vlákna) s nižšími vstupy. Přechod na tyto přírodní zdroje minimalizuje závislost na fosilních zdrojích, které způsobují emise a degradaci, a podporuje udržitelnou spotřebu (~30 PWh/rok globálně) bez tepelného znečištění.
A jdeme se podívat, jak vyrobit tu ropu
Hypotetický scénář výroby syntetické ropy (nebo syntetických paliv, jako e-fuel nebo solar fuel) pomocí elektřiny a slunečního záření představuje plně obnovitelný proces, který využívá přírodní tok sluneční energie (~173 000 TW globálně) k produkci kapalných paliv bez emisí CO₂ nebo trvalých odpadů. Tento přístup, inspirovaný reálnými projekty jako Synhelion DAWN (první průmyslová solární palivová továrna v Jülich, Německo, inaugurovaná v roce 2024), přeměňuje sluneční záření na elektřinu (prostřednictvím FVE) nebo přímo na teplo (heliostaty), což umožňuje uzavřený uhlíkový cyklus. Na rozdíl od fosilních zdrojů (uhlí, ropa, plyn), které mají konečné zásoby, tento scénář spoléhá na nekonečný přírodní tok slunce, který se obnovuje každý den a mohl by pokrýt globální spotřebu energie (~30 PWh/rok) mnohonásobně.
1. Generování energie ze slunce
Proces začíná v decentralizované solární farmě (např. 100–500 MW FVE nebo koncentrovaná solární energie – CSP s heliostaty). Sluneční záření (průměrná insolace 200 W/m²) je přeměněno na elektřinu (efektivita 15–25 %) pro elektrolýzu nebo přímo na vysokoteplotní teplo (až 1 000–1 500 °C) pro termochemické reaktory. Tento krok pokrývá 100 % energetických potřeb, s bateriovými úložišti (např. 1–2 GWh) pro kontinuitu v noci. Reálné data z IRENA ukazují, že globální technický potenciál FVE je ~80–175 PWh/rok, což umožňuje škálovat výrobu syntetické ropy bez omezení.
2. Elektrolýza vody na vodík
Voda (z recyklovaných zdrojů nebo mořské desalinizace poháněné sluneční energií) je rozdělena na vodík (H₂) a kyslík (O₂) pomocí elektrolýzerů (PEM nebo SOEC, efektivita 60–80 %). Elektřina pochází výhradně z onsite FVE, což produkuje zelený vodík bez emisí. Například v hypotetickém závodě o velikosti 100 MW by se vyrobilo ~10 000 tun H₂/rok, což je dostatek pro miliony litrů syntetické ropy. Kyslík je uvolněn do atmosféry nebo využit v průmyslu, minimalizujíc tepelné ztráty oproti jadernému chlazení.
3. Zachycení CO₂ z atmosféry (Direct Air Capture – DAC)
CO₂ je extrahován přímo ze vzduchu pomocí sorbentů nebo membrán poháněných sluneční energií (např. Climeworks technologie, spotřeba ~1–2 GJ/t CO₂). Sluneční teplo regeneruje sorbenty, což snižuje energetickou náročnost o 50 % oproti fosilním metodám. V scénáři se zachytí ~20 000 tun CO₂/rok na hektar, uzavírajíc uhlíkový cyklus – na rozdíl od fosilních paliv, která přidávají nový CO₂ do atmosféry.
4. Syntéza paliva (Power-to-Liquid nebo Solar-to-Fuel)
Vodík a CO₂ jsou smíchány do syngasu (CO + H₂) v termochemickém reaktoru poháněném solárním teplem (např. jako v Synhelion DAWN: heliostaty soustředí sluneční paprsky na reaktor). Syngas je pak přeměněn na syntetickou ropu (benzín, diesel, jet fuel) pomocí Fischer-Tropsch procesu (efektivita ~50–60 %). Celkový výnos: ~5 000–10 000 barelů syntetické ropy/rok na 100 MW instalaci, s nulovými neto emisemi. Tento krok využívá přímo sluneční záření pro teplo, což je přirozenější než spalování fosilních paliv.
5. Distribuce a využití
Syntetická ropa je rafinována onsite (poháněno sluneční energií) a distribuována elektrickými vozidly nebo potrubím. Použití v dopravě (auta, letadla) uvolňuje CO₂, který byl zachycen z atmosféry, čímž zůstává cyklus neutrální – v kontrastu k fosilním zdrojům, které zvyšují koncentraci CO₂ o 50 % oproti preindustriální úrovni. Globální potenciál: Podle IEA by PtL mohlo pokrýt 10–20 % dopravních paliv do 2050, s náklady ~1–2 USD/litr při škálování.
Tento scénář demonstruje, jak přírodní sluneční tok umožňuje udržitelnou výrobu syntetické ropy bez narušení přírodních cyklů, převyšujíc fosilní zdroje v čistotě a dostupnosti (technický potenciál FVE ~600–700 PWh/rok, současná spotřeba elektřiny lidstva je cca 30 PWh ročně). Přechod na takové technologie by snížil globální emise o desítky procent, podporujíc energetickou bezpečnost bez tepelného znečištění.
Teď si představme, že budeme pěstovat biomasu, z ní vyrábět uhlí a ropu – olej. Uhlí potřebujme jako energetickou zásobu, akumulaci, pro technologické potřeby. Ropu potřebujeme pro plasty, maziva, průmysl. Jak to udělat jen z rostlin a sluneční energie ze solární elektrárny? Všimněte si, kolikrát více energie získáme ze solární elektrárny.
Zde je přehledná tabulka, která kombinuje všechny tři složky na 1 km² (100 ha) v jednotkách GWh/rok (elektrická energie nebo ekvivalentní energetický obsah). Předpokládáme, že veškerá energie potřebná na zpracování biomasy (pelety + karbonizace + separace olejů + resyntéza do syntetické ropy) je odebrána z výroby solární elektrárny na stejné ploše.
| Položka | Brutto výnos energie (GWh/rok) | Spotřebovaná energie na proces (GWh/rok) | Čistý energetický zisk (GWh/rok) | Poznámka / charakteristika |
|---|---|---|---|---|
| Pěstování biomasy (slunečnice + konopí, suchá hmota) | 4.25 – 8.75 | 0 (přirozený sluneční tok) | +4.25 – +8.75 | Přímý energetický potenciál biomasy (~17–19 GJ/t); čistě přírodní fotosyntéza, efektivita ~1 %. |
| Výroba finálních produktů (dřevěné uhlí + syntetická ropa) | 2.49 | 3.03 | –0.54 | Uložená energie v produktech (~231 t uhlí + ~48 t syntetické ropy); procesy poháněny solární elektřinou; čistá ztráta, ale produkty mají vyšší kvalitu (uhlí ~30 GJ/t, syntetická ropa ~42–43 GJ/t). |
| Solární elektrárna (FVE, utility-scale) | 1 500 – 2 200 | 3.03 (odebráno na zpracování biomasy) | 1 497 – 2 197 | Přímá elektřina; typický výnos v mírném pásu ~1 500–1 800 GWh/km²/rok, v slunných oblastech až ~2 000–3 000 GWh/km²/rok; kapacitní faktor 23–32 %. |
| Celkový čistý zisk systému (solární + biomasa + produkty) | – | – | 1 501 – 2 206 | Dominuje solární elektřina; biomasové zpracování spotřebuje jen ~0.14–0.20 % výroby FVE; výsledkem je téměř plný solární výnos + bonus v podobě uhlí a syntetické ropy. |
Klíčové závěry
- Solární elektrárna poskytuje stovky až tisícekrát vyšší čistý energetický výnos než biomasové pěstování a zpracování na stejné ploše.
- Zpracování biomasy na kvalitnější produkty (dřevěné uhlí a syntetická ropa) vyžaduje energii odpovídající pouze 0.14–0.20 % roční výroby solární farmy → ztráta je zanedbatelná.
- Čistý zisk systému je prakticky rovný čistému výnosu solární elektrárny minus malá spotřeba na upgrade biomasy.
- Biomasa přidává hodnotu v podobě skladovatelných a transportovatelných produktů (uhlí pro teplo/energii, syntetická ropa pro plasty/chemii), což je výhoda oproti čistě elektrickému výstupu.
- Celý systém je plně obnovitelný, poháněný přírodním slunečním tokem bez paliva, emisí CO₂ nebo tepelného znečištění vod (na rozdíl od fosilních zdrojů a jaderné energie).
Je tedy lepší vyrábět syntetickou ropu přímo ze vzduchu a vody bez biomasy?
Ano, výroba syntetické ropy přímo ze vzduchu a vody (bez biomasy) – tedy cesta Power-to-Liquid (PtL) s využitím Direct Air Capture (DAC) a zeleného vodíku z elektrolýzy poháněné obnovitelnou elektřinou – je v dlouhodobém horizontu (2030–2050) lepší a udržitelnější varianta než cesta přes biomasu (Biomass-to-Liquid, BtL nebo hybridní PBtL).
Tento závěr vychází z porovnání energetické efektivity, škálovatelnosti, environmentálního dopadu a nákladů (data k roku 2025–2026 z IRENA, IEA, studií v Nature Communications, ScienceDirect a dalších).
Klíčové srovnání v tabulce (na bázi typických hodnot pro výrobu syntetického leteckého paliva / ropy)
| Kritérium | PtL + DAC (přímo ze vzduchu + vody) | BtL / PBtL (přes biomasu) | Poznámka / vítěz |
|---|---|---|---|
| Celková energetická efektivita | 40–60 % (FT cesta), až 69–89 % u pokročilých (DME) | 35–55 % (BtL), 56–64 % (hybrid PBtL) | PtL lepší (vyšší konverze uhlíku) |
| Uhlíková konverze | 65–85 % (PtL), až 77–85 % u optimalizovaných | 35–40 % (BtL), 65–71 % (PBtL) | PtL výrazně lepší |
| Závislost na půdě / konkurence s potravinami | Žádná (jen voda + elektřina) | Vysoká (energetické plodiny zabírají ornou půdu) | PtL vítězí |
| Škálovatelnost | Velmi vysoká (závisí jen na obnovitelné elektřině) | Omezená (dostupnost udržitelné biomasy) | PtL vítězí |
| Životní cyklus emise CO₂ | Net-zero až net-negative (při 100% obnovitelné el.) | Nízké (165–205 g CO₂eq/MJ), ale riziko LUC emisí | PtL lepší (bez LULUCF rizik) |
| Spotřeba energie na 1 kg paliva | ~25–35 kWh/kg (většina na H₂ + DAC) | Nižší přímo, ale vyšší ztráty v konverzi | PtL energeticky náročnější, ale škálovatelnější |
| Současné náklady (2025–2026) | 3–8 €/l (e-kerosene), 1 200–4 200 €/t | 2–4 €/kg (BtL), často levnější dnes | BtL levnější krátkodobě |
| Odhad 2050 | 0,7–1,8 €/l (při levné elektřině + DAC <200 €/t CO₂) | Stabilní nebo mírně klesající, ale limit biomasy | PtL vítězí dlouhodobě |
| Voda | Vyšší spotřeba (elektrolýza + DAC) | Nižší, ale zavlažování plodin | Remíza / závisí na lokalitě |
Proč je PtL + DAC dlouhodobě lepší?
- Nekonečná škálovatelnost – Potřebujeme jen sluneční / větrnou elektřinu + vodu. Biomasa je limitována dostupnou ornou půdou (konkurence s potravinami, biodiverzita, LULUCF emise).
- Vyšší efektivita konverze uhlíku – PtL dosahuje 65–85 % uhlíkové konverze, BtL často jen 35–40 %. Hybridní PBtL (biomasa + PtL) zlepšuje na 65–71 %, ale stále za PtL zaostává.
- Čistší uhlíkový cyklus – DAC + PtL je skutečně uhlíkově neutrální (nebo negativní při nadbytečném zachycení), bez rizika nepřímých emisí z obdělávání půdy.
- Budoucí náklady – Při poklesu ceny elektřiny (<20–50 €/MWh) a DAC (<150–200 €/t CO₂) se PtL stane konkurenceschopným (~0,7–1,8 €/l do 2050). Biomasa má limity v objemu a kvalitě feedstocku.
Krátkodobé realita (2025–2030)
- BtL / hybridní cesty jsou dnes levnější a zralejší (nižší CAPEX, existující technologie jako HEFA, FT z biomasy).
- PtL + DAC je stále 2–5× dražší než fosilní paliva a energeticky náročnější (velká část elektřiny jde na H₂ a DAC).
Závěr
Ano – přímo ze vzduchu a vody (PtL + DAC) je lepší cesta do budoucnosti, protože umožňuje téměř neomezenou škálu, vyšší efektivitu konverze uhlíku a skutečně uzavřený uhlíkový cyklus bez konkurence o půdu. Biomasa má své místo v přechodném období (2025–2040) jako levnější a rychleji nasaditelná alternativa (zejména z odpadů a zbytků), ale dlouhodobě ji PtL překoná v objemu i udržitelnosti. Nejlepší bude kombinace obou – biomasa pro rychlý start, PtL pro masové nasazení po roce 2040.
Reference
Hlavní globální databáze a statistiky (nejčastěji citované)
- IRENA – Renewable Energy Statistics 2025 Komplexní data o kapacitách, výrobě a bilanci obnovitelných zdrojů (2015–2024). → https://www.irena.org/Publications/2025/Jul/Renewable-energy-statistics-2025
- IRENA – Renewable Capacity Statistics 2025 Detailní statistiky instalovaných kapacit obnovitelných zdrojů po zemích a technologiích. → https://www.irena.org/Publications/2025/Mar/Renewable-capacity-statistics-2025
- IEA – Renewables 2025 (dříve Renewables 2024) Nejpodrobnější roční prognózy růstu obnovitelných zdrojů do 2030 (elektřina, teplo, doprava, e-fuels, bioenergie). → https://www.iea.org/reports/renewables-2025
- IEA – Renewables 2024 (aktualizovaná verze z října 2024) Základní report pro data 2023–2024 + prognózy; obsahuje i speciální kapitolu o obnovitelných palivech. → https://www.iea.org/reports/renewables-2024
- IEA – Global Energy Review 2025 Souhrn trendů za rok 2024 (výroba, spotřeba, emise CO₂, obnovitelné zdroje). → https://www.iea.org/reports/global-energy-review-2025
- Energy Institute – Statistical Review of World Energy 2025 Nejstarší a nejkomplexnější globální statistiky energie (včetně obnovitelných zdrojů, biomasy, soláru, větru). → https://www.energyinst.org/statistical-review (dříve BP Statistical Review)
- IEA – Renewable Energy Progress Tracker Interaktivní dashboard s historickými daty a prognózami do 2030 (výroba, kapacity, ambice zemí). → https://www.iea.org/data-and-statistics/data-tools/renewable-energy-progress-tracker
Specializované zdroje pro syntetická paliva (e-fuels, PtL, DAC) a biomasu
- IEA Bioenergy – Annual Reports a Country Reports 2024/2025 Detailní data o bioenergii, biomasovém potenciálu a konverzi. → https://www.ieabioenergy.com/publications
- REN21 – Renewables 2025 Global Status Report Nezávislý globální přehled stavu obnovitelných zdrojů (včetně biomasy a pokročilých paliv). → https://www.ren21.net/gsr-2025
- World Economic Forum – Net-Zero Industry Tracker 2024 (aktualizace 2025) Pokrok v dekarbonizaci průmyslu včetně e-fuels a syntetických paliv. → https://www.weforum.org/publications/net-zero-industry-tracker-2024
Další velmi často citované zdroje
- IEA – World Energy Balances and Renewables Information (databáze)
- World Bank / ESMAP – Energy Sector Data (zejména pro rozvojové země a potenciál)
- Ember – Global Electricity Review (roční data o výrobě elektřiny, podíl obnovitelných zdrojů)
- NREL (National Renewable Energy Laboratory) – studie o solárním a větrném potenciálu
- ScienceDirect / Nature – techno-ekonomické studie PtL, DAC a e-fuels (např. články z let 2024–2025 o efektivitě a nákladech)
Zpracováno s využitím umělé inteligence Grok od xAI.