Podcast: Bezemisní lodě do roku 2030? Technologicky to možné je, říká Vojtíšek

Nejsou emise jako emise. Se kterými EU vlastně bojuje? Jak je zkrotit v letecké a lodní dopravě, o které se tolik jako o té silniční nemluví? A kdy by se mohly stát bezemisní lodě a letadla realitou? V podcastu Evropa zblízka odpovídá Michal Vojtíšek z Českého vysokého učení technického v Praze.Soundcloud |Pocket Casts| Spotify |Podcasty Google| Apple PodcastsVíme, že svět bojuje s emisemi a chce je snížit. Můžete ale osvětlit, co se za těmi emisemi vlastně skrývá a se kterými emisemi bojujeme?Emise jsou cokoliv, co dopravní prostředek nebo nějaký jiný zdroj vypustí. Mohou to být výfukové plyny ze spalovacích motorů či otěry z brzd z pneumatik. Může to být vlastně cokoli, co vozidlo, plavidlo či letadlo zanechá za sebou. Některé emise jsou neškodné, některé jsou problematické, a to sice z různých důvodů. Existují dvě základní kategorie emisí. První z nich jsou chemicky stabilní látky, patří k nim například oxid uhličitý CO₂, který vzniká při spalování prakticky jakéhokoli paliva, které obsahuje uhlík. CO₂ není toxický, my ho vdechujeme ­– v našem vdechu je něco kolem 5 procent CO₂. Nicméně tím, že ten uhlík, který pálíme, není součástí přirozeného koloběhu uhlíku v atmosféře, rostliny sbírají CO₂ z ovzduší, uloží ho v listech v plodech a následným rozkladem se vrací CO₂ do atmosféry. To je přírodní koloběh. Většina našich dopravních prostředků je poháněna fosilními palivy, zejména tedy ropnými. Z ropy se vyrábí benzín, nafta, letecký petrolej a různá těžká paliva pro lodní motory. Jedná se o fosilní uhlí, které když spálíme, tak vypustíme do vzduchu CO₂ navíc, které není součástí přírodního koloběhu. Oxid uhličitý se pak v atmosféře hromadí a tím zpomaluje vyzařování tepla Země a povrch planety se tak otepluje. Není to o moc, jedná se o nějaké desetiny stupně až jednotky stupňů. Nicméně i toto malé oteplování nám způsobuje klimatické změny, které se nejvíce projevují ztrátou stability klimatu. Dochází k nárůstu extrémních klimatických jevů i nárůstu jejich intenzity, jako je sucho, povodně či hurikány. Patří mezi ně i metan a oxid dusný. Jsou to jsou skleníkové plyny. Ty neškodí přímo našemu zdraví, ale způsobují klimatické změny a u těch je jedno, kde je emitujeme – jestli ve městech, nebo někde na moři. Pak je tady druhá kategorie znečišťujících látek, a to jsou látky, které jsou rizikové pro lidské zdraví. U těch záleží na tom, kde ty látky vypouštíme. Pokud je vypouštíme uprostřed ulic, je to podstatně nebezpečnější, než pokud tak činíme někde na otevřeném moři. Mezi zdravotně rizikové látky patří hlavně částice. Malé uhlíkaté částice, které jsou zpravidla tak malé, že ani okem nejsou vidět. To, se okem dá spatřit jsou shluky částic, které mají velikost nějaké desetiny mikrometrů, a také větší částice, které vznikají při spalování. Ty mají velikost něco kolem deseti nanometrů. To je necelá tisícina průměru lidského vlasu. Kdyby byl lidský vlas tak velký, jako že by se akorát vešel do tunelu metra, tak to budou maková zrnka, hrášky a fazole. Tyto velice malé částice nám pronikají podél čichového nervu do mozku, usazují se v plicních sklípcích a pronikají do krevního oběhu. Znečištění venkovního ovzduší je v první desítce příčin předčasného úmrtí, spolu s nezdravým životním stylem. Dopady na zdraví jsou značné. Počet předčasných úmrtí se odhaduje na asi 1 promile populace ročně, to znamená 1 z 1000. V druhé řadě pak máme oxidy dusíku. Ty vznikají při vysokých teplotách a při spalovacích procesech bez ohledu na to, co spalují. Existují i další různé látky, které mohou být specifické pro některé druhy dopravy, a pro některé naopak vůbec.Podle dat Evropské agentury pro životní prostředí z roku 2019 produkuje v sektoru dopravy nejvíce emisí silniční doprava. Jaký problém ale představují emise z lodí a letadel?Doprava produkuje celosvětově zhruba necelou šestinu celkových emisí. V samotné Evropské unii, jelikož jsme relativně bohaté země, je podíl dopravy na emisích skleníkových plynů přibližně třetinový. Největším zdrojem je silniční doprava a hned v závěsu je doprava lodní a letecká. Statistiky se různí, jelikož je otázkou, jak zahrnout cesty, které pouze částečně spadají do Evropské unie, tedy transoceánské plavby a lety. Lodní a letecká doprava má na celkových globálních emisích skleníkových plynů podíl jen v rámci jednotek procent. Otázkou zůstává, zda to je, nebo není významné. Podle mého názoru nemůžeme říct, že by něco bylo nevýznamného, protože si pak řekneme, vlastně nic není významné, ale ty emise tady pořád máme. Stojíme před poměrně velkým problémem. Zvykli jsme si na fosilní paliva. Jejich používání je spojeno s ekonomickým růstem. Spotřeba paliv a spotřeba energie byla dosud přibližně úměrná hrubému národnímu produktu. V posledních letech tam ale vidíme určité oddělení. Doprava zajišťuje pohyb osob a zboží. Procesy, které potřebujeme. Zvykli jsme si na fosilní paliva, protože jsou prověřená, levná, dostupná a velice snadno se dají v kapalné formě převážet. Jejich spotřeba je enormní. Proč je tedy doprava tak důležitá? U všech ostatních sektorů emise skleníkových plynů klesají. V budovách klesají tím, jak je zateplujeme, budovy jsou tak úspornější. V energetice a ve výrobě elektrické energie klesají tím, že postupně přecházíme od uhlí k obnovitelným zdrojům. Pouze v dopravě jsou od 90. let emise skleníkových plynů prakticky setrvale narůstající, když tedy nebereme v potaz drastické změny způsobené koronavirem a posléze energetickou krizí. Jedná se o vzestupný trend a snížení emisí je v kontextu dopravy nejnáročnější. Dům si můžu zateplit, stejně tak můžu přejít na nějaký jiný zdroj vytápění. V případě dopravy se ale alternativy hledají těžko. Kapalná paliva obsahují velké množství energie, pro uskladnění stejného množství například v akumulátorech potřebujeme násobně vyšší kapacity, řádově desetinásobky až stonásobky hmotnosti, abychom to stejné množství energie uskladnili. V dopravě je to zkrátka technologicky nejnáročnější.

Zelený přechod se musí týkat i lodní a letecké dopravy

Evropská unie snížit emise chce, a to do roku 2030 o 55 procent oproti hodnotám z roku 1990. Týká se to i dopravy. Již jste zmínil, že ta silniční je zatím zodpovědná v sektoru dopravy za nejvyšší produkci skleníkových plynů. Musí v rámci tohoto střednědobém horizontu dojít k „ozelenění“ i v té letecké a lodní dopravě, abychom dosáhli jako EU toho 55 procentního snížení?Na to mám dvě odpovědi. Tou první je, že přibližně do roku 2050 chceme být klimaticky neutrální, a tak tedy budeme muset dosáhnout snížení u všech sektorů dopravy. Je to dlouhý proces. Jedná se o letadla, lodě i lokomotivy, dokonce i automobily, které mají velmi vysokou životnost. Když dnes vyrobíme motor, tak bude provozován další desítky let. Obnova vozového parku je tedy poměrně pomalá. Pokud chceme být za 30 let neutrální, musíme začít teď. Musíme začít velice brzy konstruovat dopravní prostředky s výhledem nějakého jiného pohonu. Vzhledem k tomu stanovenému roku 2030 bude snazší snížit emise skleníkových plynů v energetice a v budovách, o něco hůře to půjde v průmyslu. V dopravě to pak bude nejhorší. Tam se počítá reálně se spíše nižšími čísly, než je těch 55 %, možná dokonce výrazně nižšími. Nevím přesně, kolik by to mělo být, mělo by to dvoumístné číslo, ale určitě ne více než jedna polovina.Znamená to tedy, že letadla a lodě přijdou na řadu až po roce 2030?Lodě a letadla musí přijít na řadu už teď. Musí se začít vyvíjet technologie. Jednak se tedy musí zkoušet ověřovat, stavět zcela jiné pohonné systémy. Například letadla na akumulátorový pohon na krátké vzdálenosti a letadla na kapalný vodík na dlouhé vzdálenosti. V případně lodní dopravy máme poměrně široký výběr paliv – prakticky cokoliv co hoří, jde nějakým způsobem využít jako palivo v lodním motoru. Je otázkou, z jakých zdrojů, za jakou cenu a s jakými dopady na životní prostředí lze takové palivo vyrobit.Jaká jsou tedy bezemisní řešení, která máme dnes k dispozici? Myslím tím, o jakých dalších bezemisních řešeních se uvažuje mimo ta, která již už existují. Zmiňoval jste elektřinu a vodík, jsou ještě nějaké další? V případě letecké dopravy je první možností něco, co máme prakticky okamžitě k dispozici. Je to náhrada relativně krátkých letů vysokorychlostní železnicí, která je provozována na elektřinu. To je ověřená technologie a vybudování vysokorychlostních železnic je jednou z evropských priorit. Letadla na alternativní pohony typu vodík nebo akumulátorový pohon se dnes ještě komerčně nevyrábí. Jediná možná náhrada jsou paliva, která se dají přímo použít ve místo klasických leteckých paliv a která jsou vyrobena z buď nějaké biomasy, která nemá potravinářské využití anebo s čímž se počítá do budoucna, jsou vyrobená z vodíku vyrobeného z vody nejčastěji elektrolýzou a z oxidu uhličitého, buďto zachyceného z nějakých zdrojů nebo přímo odebraného z ovzduší. To jsou takzvaná udržitelná letecká paliva. Ze stejnými palivy se uvažuje i v silniční dopravě a v určitých pojízdných pracovních strojích. Nevýhodou těchto paliv je, že na rozdíl od biopaliv první generace, je jejich výroba zatím velice drahá a taková paliva jsou několikanásobně dražší než ta klasická ropná. Platilo to tak historicky a domnívám se, že to platí i dnes, při současných vyšších cenách paliv.Evropská unie ve své strategii plánuje, že už do roku 2030 budou připravená na uvedená na trh bezemisní námořní plavidla. To je vlastně za pár let. Je to podle vás reálný cíl? Nevím, na kolik je to reálný cíl. Technologicky to možné je. Existuje řada paliv, od kapalného vodíku vyrobeného elektrolýzou z elektřiny z obnovitelných zdrojů, přes zkapalněný metan vyrobený z biomasy až po syntetická paliva, vyrobená buďto z nepotravinářské biomasy nebo z vodíku a následně zpracovaná mechanizací nebo syntézou obdobným způsobem, jako se vyráběl například benzín z uhlí. Jsou to poměrně prověřené technologie. Uvažuje se také o využití amoniaku jako paliva pro lodní motory. Těch možných paliv existuje více. Obávám se ale, že žádné z těchto nových paliv nebude za tak nízkou cenu, za jakou se dají sehnat současná paliva pro zaoceánskou plavbu, což jsou víceméně zbytky po těžbě ropy. V této souvislosti bych chtěl připomenout, že tím, jak se sníží naše poptávka po benzínu, naftě a po leteckých palivech, tak se sníží i objem vytěžené ropy, tudíž těch zbytků vhodných pro pohon lodních motorů bude také méně.To samé očekává unijní strategie i v případě letadel, ale do roku 2035, kdy nějaká bezemisní řešení budou připravena na trh. Byla by ta odpověď stejná, jako v případě lodí, nebo se složitost aplikovatelnosti bezemisních řešení do letadel a lodí liší? Pokud ano, jsou náročnější letadla, či lodě?Technologicky jsou náročnější letadla. Zaprvé, ve vysokých výškách je velká zima, takže musíte omezit letadla na taková paliva, která takzvaně nezmrznou a na které ty motory poběží.  Za druhé, i když spalovací turbíny teoreticky mohou spálit vlastně cokoliv, tak u letecké dopravy je velký důraz na bezpečnost. Nemůžete říct „mě motor zhasnul a tak prostě někde přistanu a opravím ho a poletím dál“. Selhání motorů může být velice špatné důsledky, zvláště když vlivem paliva selžou během letu všechny motory. U letadel jsou také vyšší nároky na požární bezpečnost a na toxicitu paliv. Přeci jen když dojde k úniku paliva u zaoceánské lodi, tak okolo je jen posádka, zatímco v letadle jsou cestující a letiště se nachází v obydlených oblastech. Obecně je to tedy u letadel náročnější. Tam se v krátkodobém horizontu počítá prakticky výhradně s takzvanými udržitelnými leteckými palivy, což jsou kapalná paliva, která jdou použít přímo místo tradičního leteckého petroleje a tato udržitelná letecká paliva jsou vyrobena z elektřiny z obnovitelných zdrojů, která je přeměněna na vodík a z uhlíku, který je zachycen ze vzduchu. Tato udržitelná letecká paliva ale budou samozřejmě výrazně dražší než ta stávající.

Je možné, že jsme s vývojem nových technologií zaspali

Zmínil jste, že pro to ozelenění letecké a lodní dopravy musíme tedy začít dělat něco už teď. Něco se už bezpochyby děje, probíhá výzkum i vývoj. Nezaspali jsme s tím ale?Je možné, že jsme skutečně zaspali. Je také možné, že se velice brzy ocitneme v situaci, kdy nebude na co jezdit a na co létat. Je možné, že bude světová těžba ropy z určitých politických důvodů omezená a paliva výrazně zdraží. Bude to problém, pokud v té době nebudeme mít alternativy pro zajištění alespoň nějaké základní dopravní obslužnosti. Tím nemyslím zdroje na to, aby lidé létali do Egypta na prázdniny, ale myslím tím to, aby bylo palivo pro zemědělské stroje, které obhospodařují pole, abychom tedy měli co jíst. Jinak můžeme mít velký problém, jelikož je hrubý národní produkt a celá naše ekonomika přímo spojena se spotřebou energie. Nedostupnost zdrojů energie tak pravděpodobně vyvolá velkou ekonomickou krizi.Nové technologie jsou ale vlastně „v plenkách“, a to i v silniční dopravě, o které se mluví déle a která je více v centru pozornosti. Elektromobily se nám už po cestách prohánějí, i když ne moc ve velkém množství. Kdy je podle vás reálné, že by bezemisní lodě a letadla mohly být na trhu a mohly by létat a plout? Já myslím, že to záleží na tom, jak moc budeme chtít a jak moc toto uděláme naší prioritou. Nemyslím si, že by tady bylo jen a pouze technologické řešení. Například pro silniční dopravu již bezemisní alternativy máme. V Praze není ani třetina cest vázaná na automobilovou dopravu, více než 40 % je veřejnou dopravou, necelých 30 % je pěšky. Většina veřejné dopravy v Praze je poháněna elektrickou energií. Realita elektromobility tady je, je pouze obtížné postavit takový elektromobil, který by vážil 3 tuny, na jedno nabití ujel 1000 km a byl cenově dostupný průměrnému českému člověku. Elektrické pohony tady ale máme už od dob Františka Křižíka. U lodní a letecké dopravy je obtížné využít trakční vedení, které pohání například vlaky, tramvaje či metro. V tomto případě bude potřeba vzít energii s sebou a celý proces bude v tomto směru náročnější. Já tak očekávám určitý útlum letecké a lodní dopravy. Uvidíme pak snahu zbavit se závislosti na dovozech ze vzdálených oblastí. Na místě by pak byla i možná podpora místní ekonomiky tak, abychom to, co potřebujeme, dokázali vyrobit v České republice, případně v Evropě.

Problematické jsou zejména zaoceánské lodě

Na začátku rozhovoru jsme řešili dopravu jako sektor a rozkouskovali jsme jí na silniční, lodní a leteckou. Na jaké typy se dále dá dělit doprava lodní? Která z nich je ta „nejšpinavější“, tedy produkující nejvíce emisí?V případě lodní dopravy máme dopravu vnitrozemskou, která je poháněna motorovou naftou, alespoň tedy v Evropské unii. Dále máme dopravu zaoceánskou, tedy lodě na otevřeném moři. Pro ty jsou stanovené určité emisní limity, například pro pobřežní zóny Evropy nebo severní Ameriky. Pro otevřené moře jako takové pak prakticky žádné limity neexistují. Technicky řečeno, na kilogram spáleného paliva jsou „nejšpinavější“ právě zaoceánské lodě, které spalují zbytková paliva v palivu, je obsaženo velké množství síry, která v palivech pro silničních motory prakticky není. Jsou tam obsaženy různé těžké kovy, které jdou do ovzduší. I když ty lodní motory mají vysokou tepelnou účinnost, tak právě spalováním všech možných zbytků se uvolňují do ovzduší rizikové látky. Necítíme to tolik, protože tyto lodě plují na otevřeném moři, kde kromě posádek lodí téměř nikdo není. Sloučeniny síry, reaktivní sloučeniny dusíku, popílek nebo těžké kovy ale vítr občas zavane i na pevninu. Nepředstavuje to ale to takové riziko jako silniční doprava, během které jsou výfukové plyny vypouštěny přímo uprostřed ulic, kde to pak dýcháme. Proto byly na říční dopravu stanoveny tvrdší požadavky než na zaoceánské lodě. U naftových motorů lze použít stejné systémy pro úpravu výfukových plynů jako ty, které používáme u silniční dopravy. To je celkem prověřená technologie, ale jsou s tím zase spojeny určité požadavky na kvalitu paliva, které můžeme dodržet u té vnitrozemské dopravy, ale nikoli při spalování těch zbytkových paliv. U letecké dopravy je obrovskou výhodou, že letecké motory jsou udržovány v daleko lepším technickém stavu než silniční motory. Právě z důvodu bezpečnosti. Emise rizikových látek z leteckých motorů se tak postupem snižují. Existují dobrovolné standardy stanovené Mezinárodní organizací pro civilní letectví. Vzhledem k objemu spalovaného paliva, i přes to, že turbíny spalují relativně čistě, se nedá říct, že by bylo množství látek vypouštěných do ovzduší zanedbatelné.Na začátku rozhovoru jste zmínil vliv koronaviru a energetické krize na vyprodukované emise. Během koronavirové pandemie se doprava utlumila a tím pádem nevyprodukovala tolik emisí jako v dobách před koronavirem. Jak odhadujete vliv energetické krize, kterou právě teď prožíváme?V případě koronaviru se jezdilo méně, protože jsme si to zakázali. V případě energetické krize bude používáno méně paliv, protože zkrátka jsou dražší. ale ten dopad není zas tak velký. Já odhaduji, že i když motorová paliva jsou dražší napříč všemi odvětvími od silniční po leteckou a lodní dopravu. My sice nadáváme, ale jezdíme dál. Spotřeba paliv se snížila odhadem o nějaké jednotky procent.