Na jaře minulého roku skupinka vandalů posprejovala sovětský kosmoplán Buran grafitti a filozoficky znějícím nápisem: „Dříve, než poletí ke hvězdám, by se člověk měl naučit žít na Zemi.“ Moudro nebylo míněno adresně, ale pokud bychom hádali, koho by se mělo týkat především, musel by nás jako první napadnout jistý americký podnikatel známý svými megalomanskými kosmickými plány, který je zároveň obviňován, že drancuje přírodní bohatství. Avšak před tím, než začneme odsuzovat, zkusme se na to podívat v souvislostech. Mnohdy je totiž skutečnost jiná, než se zdá na první pohled, a vítězství „pravdy a lásky“ nemusí vždy znamenat také vítězství zdravého rozumu a spravedlnosti.

Elon Musk, CEO společností SpaceX a Tesla (Zdroj: NRO)

Argument odpůrců kosmonautiky, že řešení globálních hrozeb a sociálních problémů by mělo mít přednost před průzkumem vesmíru, je docela častý, proto jsem už dříve vysvětloval, že obojí není ve vzájemném rozporu! Kosmický průmysl generuje pracovní místa, nové technologie a daňové příjmy státu. Nic z toho samozřejmě není recept na štěstí, ale není sporu, že díky moderní vědě a technice máme dostatek jídla, léky, rychlý přístup k informacím, a zároveň nám to nebrání, abychom se chovali ohleduplně k druhým lidem i k přírodě. Ba naopak! Vědecký výzkum a technický pokrok nám dovolují vyrábět účinnější a přitom ekologičtější produkty. Na druhou stranu však nelze popřít, že tento pokrok doprovází také globální hrozby, zejména nebezpečí nukleární války a klimatické změny. Tyto hrozby ale nevyřešíme tím, že přestaneme létat do kosmu, dokonce by právě kosmonautika mohla přispět k jejich odvrácení nebo zmírnění. Satelitní technologie lze například použít k detekci a určení dráhy mezikontinentálních balistických střel (ICBM), které pak mohou být „anti-raketami“ zneškodněny ještě před dosažením cíle a aktivací jaderné hlavice. I SpaceX na zakázku americké armády vyrobí čtyři družice pro systém včasné výstrahy, které mají být vypuštěny v následujících měsících. Družice pro dálkový průzkum Země také monitorují klimatické změny. Například evropsko-americká družice Sentinel-6A měří výšku mořské hladiny a vlhkost a teplotu atmosféry. Tato měření přispívají k objasnění průběhu změny klimatu. Kontinuální časové řady poskytují vědcům možnost studovat procesy na zemském povrchu a v atmosféře. Podobnou družici, Jason-3, Falcon 9 vynesl už v roce 2016.

Vývoz Falconu 9 na rampu před misí Sentinel-6A (Foto: ESA)

Tolik tedy k otázce, proč se místo kosmonautikou nezabývat něčím bohulibějším. Ani Elon Musk toto falešné dilema neřeší a současně se věnuje kosmonautice i boji proti změnám klimatu. Klimatické změny jsou všeobecně přijímaný fakt, názory, jak by se na ně mělo reagovat, se však rozcházejí – od „nebojme se, že se trochu oteplí“ až po výzvy k cestě do pravěku. Společnost je v této otázce polarizovaná, a tak jsou nejvíce slyšet právě hlasatelé těch krajních názorů.

První skupina tvrdí, že bychom se neměli znepokojovat, klima se měnilo vždy a člověk ho nemůže zásadním způsobem ovlivnit, takže je třeba se změnám klimatu prostě přizpůsobit. Vědecká data a klimatické modely ovšem hovoří jinak. Klimatologové varují, že se důsledkem lidské činnosti v atmosféře rychle zvyšuje podíl některých skleníkových plynů, zejména CO₂ Globální oteplování bude mít podle modelů za následek stoupání hladiny moří, okyselování mořské vody, častější a ničivější klimatické extrémy, úbytek biodiverzity aj. Přizpůsobit se takovým změnám bude docela výzva, a je otázkou, nakolik v tom budeme úspěšní, v minulosti se lidem bezohledné chování k přírodě obvykle vymstilo. Známým příkladem je zánik mayské civilizace. Podle teorie rostoucí populace rozšiřovala zemědělskou půdu. Odlesňování způsobilo zvýšení průměrných teplot o 3 až 5 °C a pokles množství srážek o 20 až 30 %. Výsledkem bylo dlouho trvající sucho, které zredukovalo počet obyvatel z 10 milionů na půl milionu. Města byla opuštěna.

Graf znázorňující zvyšující se globální průměr teplot v průběhu dekád (Zdroj: New York Times)

Skupina z opačného konce názorového spektra zase prosazuje razantní omezení spotřeby a využívání výhradně obnovitelných zdrojů energie. Tato cesta má však několik problematických aspektů, které brání se jí vydat:

• Zákazy a regulace zasahují do svobody občanů, přičemž není jisté, zda se pro toto podaří dosáhnout společenského konsensu. Dá se předpokládat, že čím radikálnější tato opatření budou a čím více budou lidé tlačeni ke změně spotřebitelských návyků, tím bude odpor veřejnosti silnější. Účinnost restriktivních opatření přitom závisí na ochotě je dodržovat.
• Větrné a solární elektrárny jsou nestálé (intermitentní) zdroje energie, což je problém i v současnosti, kdy jsou jištěny dalšími zdroji. Potvrdilo se to v říjnu 2021, kdy došlo v Německu k situaci, pro kterou propagátoři zelené energie dosud nenalezli řešení, tedy že po dva týdny panovalo deštivé počasí a současně nevál vítr, a naši západní sousedé tak byli prakticky plně závislí na energii z fosilních a jaderných zdrojů. Aby je bylo možno z energetického mixu vyřadit, bude nutné přenosovou soustavu zcela přebudovat tak, aby zvládla nestabilní dodávky energie. To se však neobejde bez velkých bateriových úložišť, jejichž ceny jsou závratné a neustále se zvyšují. Velkokapacitní bateriové úložiště s názvem Megapack a kapacitou 3,9 MWh nabízí i Tesla Energy. Současná cena se pohybuje kolem 2,4 milionů dolarů (nicméně většina projektů je složena z vícera takových jednotek a Tesla poskytuje množstevní slevu).
• Hustota toku využitelné energie je u větru a slunečního záření oproti fosilním a jaderným palivům o mnoho řádů menší a k dosažení stejného výkonu je potřeba nesrovnatelně větších ploch. Úplně stejné je to s biomasou.
• Výkonnost obnovitelných zdrojů energie (OZE) je závislá na příhodných podmínkách. Například výkon větrné elektrárny stoupá s třetí mocninou síly větru, takže je podstatný rozdíl, jestli je umístěna na větrném pobřeží, nebo v závětří české kotliny. Při poloviční síle větru bude výkon osminový.

Bateriové úložiště Tesla Megapack (Zdroj: Tesla)

Elon Musk stojí názorově někde mezi těmito tábory, a je tak vystaven palbě z obou stran – je prezentován jako pokrytec, který zelenou ideologii jenom zneužívá pro svůj byznys; kdyby to myslel vážně, tak rakety od SpaceX nelétají na fosilní paliva. Svoji vizi představil v roce 2015 na půdě pařížské Sorbonny. Globální oteplování je podle něj zaviněno spalováním fosilních paliv, přičemž upozornil, že tempo, jakým se za posledních 200 let planeta zahřívá, nemá v historii obdoby. Přitom ekosystémy jsou citlivé i na malé změny teploty, a pokud to takto bude pokračovat, škody způsobené globálním oteplováním budou pustošivější než všechny války. Východisko Musk spatřuje v přechodu od fosilních paliv k jaderným a obnovitelným zdrojům. Navrhuje proto zdanit negativní externality čili emise (tzv. uhlíková daň). V jeho podání by se vlastně jednalo o narovnání ekonomických podmínek – současný systém prý zvýhodňuje emitenty CO₂, protože nemusí platit za škody způsobené globálním oteplováním.

Graf z Muskovy přednášky o růstu podílu CO₂ v atmosféře (Zdroj: Teslarati)

Takové názory u klimaskeptiků pochopitelně příznivou odezvu nenalezly. Ale ani u ortodoxních „ekologických“ aktivistů, pro ty jsou zase polovičaté, neboť oni odmítají i jaderné elektrárny – ty totiž kromě energie produkují i radioaktivní odpad a také v nich může dojít k havárii v důsledku živelné pohromy (Fukušima), války (Záporoží?) nebo lidské chyby (Černobyl). Rovněž uhlíková daň není dost radikální řešení. I kdyby fosilní paliva ztratila cenovou výhodu, zůstala by jim stále výhoda skladovatelnosti a energetické hustoty, takže by se v omezené míře používala dál, zvlášť když bude nedostatek energie z jiných zdrojů. Muskova aurea via media (zlatá střední cesta) by zkrátka nevedla k dosažení kýžené uhlíkové neutrality, ani ke zbourání jaderných elektráren, ani ke snížení spotřeby. Jeho plán prostě není uspokojivě aktivistický. Přesto má jisté přednosti, které by se daly shrnout do jednoho slova – realistický. Vysvětlíme si proč.

Kryt bránící úniku radioaktivních látek po nehodě jaderné elektrárny Černobyl (Foto: Tim Porter)

Fosilní paliva jsou problematická nejen jako zdroj emisí skleníkových plynů, ale i proto, že někteří jejich dodavatelé jsou poněkud nespolehliví (což v současnosti pociťujeme na cenách), a hlavně proto, že jejich zásoby jsou omezené. Přestože se daří objevovat další nová ložiska a zefektivňovat těžbu, nezadržitelně se blíží doba, kdy uhlí, ropa a zemní plyn budou vzácné, a tudíž i drahé. Naproti tomu slunce, vítr a voda jsou nevyčerpatelné zdroje energie. S ohledem na cenu je též důležité, že se u OZE daří postupně zlepšovat energetickou návratnost. Energetická návratnost (energy payback time) je definována jako poměr veškeré energie vynaložené na výrobu, provoz a likvidaci generátoru k energii, kterou toto zařízení vyprodukovalo za celou dobu své životnosti. Energetická návratnost fosilních i jaderných zdrojů se naopak snižuje – je to kvůli vyšším energetickým nárokům na těžbu a zpracování, což je zase dáno tím, že díky vyšším cenám energetických surovin se vyplatí i dříve nerentabilní těžba. V neprospěch fosilních paliv mluví i to, že se na rozdíl třeba od solárních panelů nedají recyklovat. Je však vysoce pochybné, že by OZE dokázaly samy pokrýt setrvale rostoucí spotřebu elektřiny, tomu brání jejich prostorové nároky. Pole solárů a lesy větrníků jsou možná snem aktivistů, jenže pole jsou potřeba k pěstování potravin a lesy mají důležitou ekologickou funkci. Navíc chybí dostatečné akumulační kapacity, které by při nadprodukci energii ukládaly a při nízké produkci ji zase dodávaly do sítě. Zřejmě z těchto důvodů Musk připouští jako součást energetického mixu jaderné zdroje. Jejich devizou je regulovatelnost, žádné nežádoucí emise a rovněž to, že jaderným palivem se lze předzásobit na léta dopředu.

Dům se střešními solárními panely Tesla (Foto: Tesla)

Co se týče energetické hustoty a skladovatelnosti – zde se jako alternativa k fosilním palivům (12,5 kWh/kg u nafty) nabízí vodík (39,3 kWh/kg), leč i ten má své nevýhody: je drahý, způsobuje křehnutí materiálu, rád uniká a má nízkou hustotu, kvůli níž je nutné ho skladovat zkapalněný (LH₂) při teplotě -253 °C nebo stlačený pod vysokým tlakem (běžně až 700 barů). I v tomto případě se Elon Musk projevil jako pragmatik a fanouškem vodíku se nestal. V Tesle dál sází na baterie (při transformaci elektřina – vodíkový palivový článek – elektromotor se totiž využije jenom cca 30 % energie), ve SpaceX na metan. Z ekologického hlediska by však byl vodík lepší než metan, protože při jeho spalování nevznikají emise CO₂, ale jen vodní pára. Ta je sice také skleníkový plyn (přispívá k oteplování atmosféry asi ze 65 %), ale po ochlazení kondenzuje.

Problémy s úniky vodíku zhatily několik pokusů o start první rakety SLS v létě 2022 (Foto: NASA)

Problém je i metan samotný, neboť jeho skleníkový efekt je minimálně dvacetkrát silnější než u oxidu uhličitého a při nedokonalém spalování uniká (maximální účinnost spalování metanu je 99,5 %). K únikům metanu též dochází při těžbě, transportu a zpracování zemního plynu. Proto by se u člověka, který spalování fosilních paliv nazývá nejhloupějším experimentem v dějinách, a dokonce na protest proti odstoupení USA od pařížské klimatické dohody demonstrativně rezignoval na své místo v Trumpově ekonomickém poradním sboru, očekávalo, že se projeví zásadově a vodík pro něj bude jasná volba. Místo toho se Musk zaměřil na technické parametry a metan mu vyšel jako výhodnější. Vodíkový motor má sice nejvyšší I_sp (specifický impuls, poměr tahu k množství spotřebovaného paliva za sekundu), jenže vodík kvůli své nízké hustotě vyžaduje mnohem větší nádrže než jiná paliva. Větší nádrž však znamená větší hmotnost, obzvlášť když je raketa z oceli. Oč je raketa těžší, o to více spotřebuje paliva, a čím více musí raketa nést paliva, tím méně unese nákladu. Další nevýhoda vodíku jako raketového paliva jsou vyšší nároky na izolaci a termoregulaci, aby se udržel v kapalném skupenství. Naproti tomu má kapalný metan podobnou teplotu jako kapalný kyslík, což je ideální.

Přehled výhod a nevýhod různých raketových paliv pro Starship (Zdroj: SpaceX)

Je tedy Elon Musk pokrytec, který káže vodu (energii z obnovitelných zdrojů), a pije víno (kerosin, metan) v ještě hojnější míře než dosud (každým rokem SpaceX překonává rekord v počtu startů)? Když se fakta uvedou v souvislostech, už to nevypadá tak jednoznačně.

1. Vodík je silně reaktivní, takže se samostatně nevyskytuje. Musí se tedy produkovat synteticky, což je energeticky náročné, zvlášť pokud se vyrábí elektrolýzou vody (obvykle se ale získává z metanu, který pochází z těžby zemního plynu!).
2. Musk jako CEO je v o dost jiné pozici než aktivisté, kteří se nepohybují v ekonomické realitě, za nic nezodpovídají, a mohou tedy prosazovat zelenou politiku zcela bez ohledu na důsledky, jaké má.
3. Celý kosmický průmysl se na emisích skleníkových plynů podílí méně než jedním procentem. I kdyby tedy Musk „prozřel“ a ve SpaceX zastavil výrobu a provoz raket, na klima by to nemělo žádný vliv. A to i proto, že konkurence by SpaceX ochotně nahradila. Aby se povedlo splnit klimatický cíl udržet oteplení planety pod 2 °C, je potřeba dohodnout společný postup na mezinárodní úrovni a také vymyslet, kde vzít při přechodu na bezemisní zdroje chybějící energii. To není tak jednoduché, ani Muskem zvažovaných jaderných elektráren není dostatek a nové se staví mnoho let. Navíc s tím, jak roste populace a jak se zvyšuje životní úroveň, stoupají i energetické nároky.

Starty raket mají zanedbatelné dopady na životní prostředí (Foto: SpaceX)

Vzrůstající energetické nároky jsou důležitým faktorem, jenž působí proti koncepci trvale udržitelného rozvoje. Klíčovým prvkem této koncepce jsou totiž OZE, u kterých je ovšem nepravděpodobné, že by bez masivního zapojení záložních zdrojů zvládly pokrýt spotřebu elektřiny. Aby se nepravděpodobné stalo skutečným, bude nutné na jedné straně razantně navýšit instalovaný výkon OZE a na straně druhé neméně razantně omezit spotřebu elektřiny. Elon Musk toho navrhuje dosáhnout zavedením uhlíkové daně, kterou by platili emitenti skleníkových plynů. Došlo by tím ke zdražení energie z fosilních paliv, která stále ještě je relativně levná, což by vedlo jednak k vyšší poptávce po energii z obnovitelných zdrojů a jednak k šetření energií – například by se ekonomicky vyplatilo postavit teplovod z Dukovan do Brna, a využít tak odpadní teplo z elektrárny. Jenže zdražování energií není příliš populární, proto politici dávají přednost regulacím (emisní normy, emisní povolenky, zákaz žárovek atd.) a pozitivní finanční motivaci, takže se vymýšlejí různé dotační programy na zateplování budov, výměnu kotlů, OZE atd. Tento způsob ale Elon Musk kritizuje s poukazem na neefektivnost dotačního systému. Jeho výrok, že by se dotace měly zrušit, byl však dezinterpretován do podoby: „Mně už dotace pomohly, tak je zrušte, aby nepomohly i mým konkurentům.“ Debata na toto téma tak vůbec neproběhla.

Elektromobily Tesla (Foto: Tesla)

Pro Muska je typické, že pouze nemluví o tom, co by se mělo dělat, ale když se věci nevyvíjejí dle jeho představ, pustí se do toho sám – tak jako třeba s elektromobily. Silniční doprava se podílí na emisích CO₂ zhruba 20 %, a její podíl v posledních desetiletích dokonce narůstal s tím, jak se zvyšoval počet aut. Tento problém byl pro Muska impulsem, aby vstoupil do Tesly. Podle jeho názoru řešení spočívá v přechodu na vozidla s elektrickým pohonem, a rozhodl se tedy jejich vývoj popohnat. Když se podíváme do statistik, tak prodej elektromobilů prudce vzrostl právě v období, kdy je Musk začal vyrábět, přičemž nejprodávanější značkou byla Tesla. Výroba a provoz elektromobilů ovšem též vyžaduje energii, která se musí nějak vyrobit. Opět se tak vracíme k tomu, že zelené energie není dost a musíme brát i tu špinavou z fosilních paliv.

Graf světových prodejů elektrických vozidel (Zdroj: Statista.com)

Teoreticky jediný způsob, jak vystačit s obnovitelnými zdroji, je snížení energetických nároků, zejména v průmyslu. Jenže to by vyžadovalo přenastavení současného modelu ekonomiky, který je založený na spotřebě, a k tomu schází motivace. Dokud je energie z globálního hlediska relativně levná a suroviny relativně dostupné, je cyklus vytěžit–vyrobit–použít–vyhodit ekonomicky výhodný, přestože znamená nesmírné plýtvání zdroji. Není tedy důvod vyrábět věci tak, aby vydržely a v případě poškození se daly snadno opravit. Dobře to ilustruje i situace v kosmickém průmyslu, kde SpaceX je v podstatě jediná společnost, která vytrvale a mohutně investuje do znovupoužitelnosti raket a kosmických lodí. Ostatní (snad s výjimkou firem Rocket Lab a Blue Origin) se zaměřují na snižování výrobních nákladů, ale ne výroby. Odepsat raketu po prvním letu se jim podle jejich kalkulací vyplatí, protože ušetří na vývoji, naplno využijí výrobní linky a ještě nabídnou vyšší nosnost. (SpaceX vložilo do vývoje opakované použitelnosti prvního stupně Falconu 9 jednu miliardu dolarů a raketa má o 30 % nižší nosnost.)

Příprava prvních stupňů Falconu 9 na další mise v hangáru u rampy LC-39A (Zdroj: Discovery)

Z hlediska dlouhodobé perspektivy se naděje na vyřešení nedostatku energetických zdrojů upínají k převratným vynálezům, především se mluví o fúzních jaderných elektrárnách, pozornost si však zasluhuje také koncept solárních elektráren ve vesmíru, které by vyrobenou energii posílaly na Zemi ve formě mikrovln. Elon Musk není fanouškem tohoto konceptu, ale například Američané v nejbližších letech chystají velký výzkumný projekt s názvem Space Solar Power Incremental Demonstrations and Research, jehož cílem je přenést energii z oběžné dráhy na Zemi. Tento projekt zahrnuje experimenty Arachne, SPINDLE a SPIRRAL. Arachne otestuje optimalizaci tvaru vyzařovaného svazku energie, SPINDLE prověří základní verzi operačního systému a SPIRRAL vyzkouší termoregulaci. Tím se opět potvrzuje, že výzkum vesmíru může pomoci s řešením problémů na Zemi, jak bylo předesláno v úvodu.

Projekt Space Solar Power Incremental and Demonstrations Research (Zdroj: Air Force Research Laboratory)

Současnost však pořád ještě je ve znamení fosilních paliv, které jsou zdrojem emisí skleníkových plynů. A vzhledem ke stoupající poptávce po energii i nedostatku levných alternativních zdrojů jsou vyhlídky, že v dohledné době dojde k omezení těchto emisí, chmurné. Vymýšlejí se proto i způsoby, jak na to jít z druhé strany – CO₂ zachycovat a ukládat pod zem (např. ve formě minerálních uhličitanů). Realizují se už i první projekty, například v květnu spustil na Havajských ostrovech tamní startup Heimdal první zařízení na světě zbavující mořskou vodu oxidu uhličitého (oceány vstřebávají až třetinu emisí CO₂ vypouštěných do ovzduší). Také na tomto poli se angažuje Elon Musk, loni v dubnu ke Dni Země vyhlásil soutěž o 100 milionů dolarů pro projekt s nejlepším lapačem oxidu uhličitého. Ta potrvá až do roku 2025.

Kdo má tu správnou vizi energetiky 21. století? Aktivisté, Elon Musk, nebo nějací ekonomové? To si musí vyhodnotit každý sám na základě dostupných informací. Samozřejmě také můžeme pokračovat jako doposud, fosilních paliv je stále ještě dostatek a technicky vzato nás nic nenutí dbát varování vědců. Člověk ale nemusí být přímo ekologický aktivista, aby cítil odpovědnost vůči příštím generacím, zvláště když úsloví „po nás třeba potopa“ se táním ledovců nebezpečně zhmotňuje.

Přispějte prosím na provoz webu ElonX, aby mohl nadále zůstat bez reklam. Podpořte nás pomocí služby Patreon či jinak a zařaďte se tak po bok ostatních dobrodinců, kteří už finančně přispěli. Děkujeme!

• About
• Latest Posts

Pavel Salvet

Autor není odborníkem na kosmonautiku, zajímá se o veřejné dění a politiku, ve volných chvílích se věnuje latině.

Latest posts by Pavel Salvet (see all)

• Náhled do problematiky raketových motorů – nástup metanu - 2. 11. 2024
• Náhled do problematiky raketových motorů – tuhá vs. kapalná paliva - 20. 10. 2024
• Náhled do problematiky raketových motorů – od Merlinu po SABRE - 5. 8. 2024

Nahlásit chybu / Navrhnout zlepšení

• Issue: *
  Chybná informace Nefunkční odkaz Překlep Návrh na zlepšení Tip na článek Ostatní
• Your Name: *
  
• Your Email: *
  

• Details: *
  

Odeslat hlášení