Sumy na účtech za elektřinu neustále stoupají a růst hned tak nepřestanou...
Hledání nové energie
Současné zdroje se tenčí, z energie se stává vzácné zboží. A tak vědci urputně hledají cesty, jak by mohly i budoucí generace pohodlně topit a svítit.
Říká se, že čím bylo staré době zlato a dvacátému století energie, tím jsou dnes informace. Jenže ve skutečnosti tak daleko nejsme. Kdo má energii, má zlatý důl - a informace si už snadno nějak koupí. Není divu, že v podmínkách hrozící krize se energetičtí zlatokopové líhnou jako houby po dešti.
Podle většiny odhadů dojde ropa asi za čtyřicet let, ale to se říkalo už před čtyřiceti roky a možná se to bude říkat i za dalších čtyřicet. Problém nejspíš není ani tak v nedostatku zásob, jako v cenách. A v mocných strukturách, které na nich sedí.
Ve skutečnosti je však energie kolem nás spousta a zadarmo. Jen vědět, jak ji levně získat. Snaha rozhodně nechybí.
Hledači kamene mudrců
Pohled na úsilí o nalezení levné alternativní energie připomíná scénu alchymistické laboratoře Rudolfa II. z filmu Císařův pekař - i tady se mnoho lidí pokouší různými cestami dospět k jedinému cíli. A i tady někteří z nich vypadají jako podivíni. To však může být jen zdání vyvolané dlouhodobým návykem na dostatek levné energie tekoucí ze zásuvek i benzinových čerpadel.
Jednu z největších nadějí představují solární panely pro výrobu elektřiny. Nepotřebují obsluhu a jejich provoz je dokonale ekologický, ty dnešní jsou však drahé a jejich účinnost nízká. To se má změnit. Koncem loňského roku vědci z Institutu Nielse Bohra v Kodani oznámili, že se jim podařilo dvojnásobně zvýšit účinnost panelů pomocí nanotechnologií.
"Náš článek má takovou strukturu, že využije veškeré dopadající světlo," říká Martin Aagesen. "Navíc je materiál levnější než dnes používaný krystalický křemík."
Cílem mnoha výzkumných pracovišť na celém světě jsou tenké, levné a odolné fotočlánky, které půjde na vhodnou plochu prostě jen napnout nebo dokonce nastříkat ve spreji. Zdrojem energie pro mobilní zařízení se pak prý stanou i kabáty a košile.
Stranou pozornosti není ani vítr. Někteří konstruktéři věří, že velké generátory jsou možná dobré pro velké společnosti, ale hodně zájemců by si raději pořídilo něco skromnějšího. Australan Graeme Attey vyrábí mimořádně levné malé větrné turbíny, které lze ve velkém množství umisťovat kamkoliv, třeba na hřeben střechy. "Mohou vhodně doplnit solární panely," říká Attey. "Má to logiku. Když nesvítí slunce, fouká vítr a naopak."
Podobnou cestou se ubírají i myšlenky Steda Walkera z Oregon State University: "Když vítr narazí na překážku v podobě budovy, jeho rychlost se zvyšuje. Stačí mu postavit do cesty řadu malých turbin. Vyvinuli jsme proto zařízení, které je absolutně tiché."
Ve skutečnosti není tak velký problém energii získat, jako spíš ji uskladnit. A to nejen v elektromobilech, ale i při běžné spotřebě, protože slunce a vítr pohříchu nepracují zrovna tehdy, když by se to nejvíc hodilo. Běžné akumulátory jsou málo účinné, drahé, nezřídka i ekologicky závadné.
Přitom příroda tento problém vyřešila sama: biomasa není nic jiného než akumulátor sluneční energie. Současný boom pěstování kukuřice, třtiny, řepky a dalších energetických plodin však sklidil kritiku: zdražují se potraviny, produkce spotřebuje víc energie, než vydá, hnojiva zamořují vodu. Odborníci proto vidí naději v rychle rostoucích a nenáročných travách nebo dřevinách.
"V blízké budoucnosti dokážeme získávat etanol ze dřeva," tvrdí biolog Gopi Podila z University of Alabama v Huntsville. "Stromy nepotřebují žádnou péči, produkují biomasu levně a ve velkém množství. Takto získaný materiál pak mikroorganismy rozloží na cukry - prakticky zadarmo."
Nechybí ale ani pokusy získávat sluneční energii akumulovanou prostřednictvím řas. Jiní zase zkoušejí využít bakterie k přímé výrobě elektřiny. Fraser Armstrong z Oxfordu loni představil svůj palivový článek, který nepotřebuje drahé membrány a platinové elektrody, protože je nahrazují bakteriální enzymy.
Od sirné koule k nádržím na elektřinu
Jednou ze zajímavých možností ukládání energie jsou akumulátory sestavené z velkého množství mimořádně účinných kondenzátorů, takzvané superkapacitory. Kondenzátor je běžná elektronická součástka, do které jde elektřinu "nalít" stejně snadno jako vodu do láhve. Už v 17. století tímto způsobem využíval kouli ze síry Gottfried Wilhelm Leibnitz. Pro energetické účely je ale množství energie, které se vejde do běžného kondenzátoru, příliš malé. Proto se hledají technologie, které by dokázaly jejich kapacitu zvýšit.
Přednosti superkapacitorů jsou obrovské: nabíjejí se téměř okamžitě, mají vysokou účinnost i životnost, vzdorují přebíjení i extrémnímu vybíjení, rychle dávají plný výkon, jsou lehké, vydrží obrovský počet nabíjecích cyklů a k jejich výrobě se používají nezávadné suroviny.
"Je to velmi zelená forma uskladnění energie," konstatuje Bobby Maher z firmy Maxwell Technologies, která se jejich výrobou zabývá.
Nic však není dokonalé: superkapacitory zatím mají malou kapacitu a jsou příliš drahé. Používají se proto především jako záložní zdroje v počítačových systémech. V kombinaci s klasickým akumulátorem se s nimi také experimentuje v elektromobilech a hybridních vozech. Superkapacitorová jednotka je totiž schopná okamžitě uložit například energii získanou bržděním a stejně rychle ji při akceleraci zase vydat.
Magickou hranici 100 000 mil (přibližně 180 000 km) překonal koncem ledna pokusný hybridní automobil vybavený kombinací akumulátorové a olověné baterie na britské testovací dráze Millbrook Proving Ground.
"Sto tisíc mil je výmluvná ukázka možností superkapacitorové technologie," říká vedoucí výzkumu David Lamb. "Tudy vede cesta i k čisté dopravě."
Další vývoj superkapacitorů počítá s využitím elektrod z uhlíkového aerogelu - unikátního materiálu s obrovským vnitřním povrchem. Na tomto principu již firma Cooper Electronic Technologies vyrobila baterie, jejichž hustota energie se blíží lithiovým článkům.
Možnosti dalšího zlepšení kapacity nabízejí zejména nanotechnologie. Například skupina odborníků z prestižního amerického Massachusetts Institute of Technology (MIT) se snaží uspořádat uhlíkové nanotrubice do rovnoběžně uložených pláství a získat tak v malém objemu obrovský vnitřní povrch.
"Tato konfigurace umožní vyrobit superkondenzátory s větší hustotou energie, než jakou disponují dnešní běžné baterie," konstatuje Joel E. Schindall, profesor na katedře elektroinženýrství a počítačů MIT.
Sám sobě dodavatelem
"Superkapacitorové akumulátory budou mít mimořádný význam pro ukládání energie z obnovitelných zdrojů," říkají ve své zprávě vědci z australské organizace CSIRO, kteří se jejich vývojem zabývají. Narážejí tím mimo jiné i na myšlenku dnešními energetiky považovanou za kacířskou, která si však ve vyspělých zemích získává stále více příznivců. Říká se jí decentralizovaná energetika.
Idea je prostá: každý dům disponuje plochou schopnou zachytit tolik energie, že to více než uspokojí potřeby jeho obyvatel. Ještě lepší možnosti mají obce, zemědělské farmy a občanská sdružení. Kdyby se podařilo zlevnit solární panely, vyřešit akumulování energie a to celé ještě doplnit biotechnologiemi, svět by se obešel bez dálkových vedení a gigantických elektráren. A především bez monopolů, které už přerostly přes hlavu i vládám. O mezinárodním energetickém vydírání ani nemluvě.
"Uhelné, jaderné a další velké centralizované zdroje stále pracují na hranici ekologického a bezpečnostního rizika a navíc představují nezdravou koncentraci kapitálu," tvrdí Benjamin Sovacoo z Virginia Polytechnic Institute. "Energetická strategie Spojených států by tváří v tvář současné světové situaci měla vytvořit soutěživé prostředí, které umožní vyrábět velkou část energie v malých čistých zdrojích přímo na místě spotřeby."
Přijde termojaderná diktatura?
Ti, kdo o prosazení alternativních zdrojů energie usilují, to pořád ještě nemají lehké. Nejčastěji čelí lobbistickým expertům, kteří doporučují soustředit se na atomové elektrárny. Jenže speciálně pro Českou republiku je to cesta z bláta do louže: palivo a výroba zařízení je v ruských rukou, nedaří se ani vyřešit problém radioaktivního odpadu - všeobecně kladný vztah k jaderné energetice v České republice se vždy rychle změní v aktivní odpor tam, kde se má skládka vybudovat.
Technokraté tvrdí, že definitivním řešením bude zvládnutí termojaderné fúze, stejné reakce, která se odehrává v nitru hvězd. Lidstvo tak má získat zdroj levné, čisté, bezpečné a věčné energie - jenže nic z toho není pravda. Ve skutečnosti by totiž šlo o provoz pracující s nebezpečnými látkami, který by byl zdrojem pronikavého neutronového záření. Přitom náklady jsou srovnatelné s programy pilotovaných výprav k Měsíci. Podle padesát let starých prognóz měly termojaderné elektrárny už běžet, jenže cíl jako by utíkal do dálky. Optimisté soudí, že snad za dalšího půlstoletí, realisté se soudit raději neodvažují.
Kritikové programu proto tvrdí, že pouhý zlomek z částek vynaložených na výzkum termojaderné fúze by umožnil vyřešit většinu problémů čistých alternativních technologií. Jen pokusné termojaderné zařízení ITER má oficiálně stát deset miliard eur, ve skutečnosti to bude jistě mnohem víc. O takových sumách si může výzkum fotovoltaických panelů, akumulátorů nebo bioenergií jen nechat zdát. "My nepotřebujeme subvence, stačí nám, když vlády uvolní cestu a nebudou škodit," říká Anil Seti, ředitel švýcarské firmy Flisom zabývající se vývojem nových typů solárních panelů. Připomíná přitom, že v posledních 30 letech vynaložily vlády ve světě na podporu jaderné energetiky 170 miliard dolarů.
Ale i kdyby se termojaderné elektrárny jednou podařilo spustit, půjde o tak drahá zařízení, že dnešní jaderné jsou proti nim dětské hračky. Z představy, kdo si to bude moci dovolit, jde mráz po zádech - půjde o tak obrovskou koncentraci peněz a síly, že to nutně poznamená podobu celé společnosti na takovém supermonopolu závislé.
Přesto budoucnost jeden nevyčerpatelný zdroj čisté termojaderné energie ukrývá a navíc zadarmo a v bezpečné vzdálenosti. Je jím samotné Slunce: za hranicí atmosféry nepřetržitě dopadá na každý čtvereční metr asi 1300 wattů, blíž naší hvězdě je to ještě mnohem víc. Budoucí obyvatelé kosmických měst a lunárních základen nepoznají energetické krize, protože vytvořit velké plochy rozvinovacích solárních panelů je ve stavu beztíže snadné. Horší však je dopravit tuto energii na Zemi. Uvažuje se o laserech nebo mikrovlnných zářičích - pokud by však svazek energie dopadl mimo přijímací zařízení, stala by se z něj zbraň hromadného ničení.
Studie na toto téma se objevují už od 60. let minulého století především v materiálech americké kosmické agentury NASA. Loni v březnu však americký Úřad pro národní bezpečnost představil ucelený koncept nazvaný Space-Based Solar Power (SBSP), který počítá s umístěním rozlehlých polí solárních panelů ve vesmíru i na povrchu Měsíce. Přenos na Zemi by probíhal prostřednictvím mikrovln. Autoři předpokládají, že do poloviny tohoto století by mohla kosmická energie pokrývat nejméně deset procent spotřeby Spojených států.
"Věřím, že energie bude jednou z prvních kosmických komodit, z níž bude mít prospěch každý občan," říká Michael Smith, šéf týmu, který studii pro Pentagon zpracoval.
Říká se, že čím bylo staré době zlato a dvacátému století energie, tím jsou dnes informace. Jenže ve skutečnosti tak daleko nejsme. Kdo má energii, má zlatý důl - a informace si už snadno nějak koupí. Není divu, že v podmínkách hrozící krize se energetičtí zlatokopové líhnou jako houby po dešti.
Podle většiny odhadů dojde ropa asi za čtyřicet let, ale to se říkalo už před čtyřiceti roky a možná se to bude říkat i za dalších čtyřicet. Problém nejspíš není ani tak v nedostatku zásob, jako v cenách. A v mocných strukturách, které na nich sedí.
Ve skutečnosti je však energie kolem nás spousta a zadarmo. Jen vědět, jak ji levně získat. Snaha rozhodně nechybí.
Hledači kamene mudrců
Pohled na úsilí o nalezení levné alternativní energie připomíná scénu alchymistické laboratoře Rudolfa II. z filmu Císařův pekař - i tady se mnoho lidí pokouší různými cestami dospět k jedinému cíli. A i tady někteří z nich vypadají jako podivíni. To však může být jen zdání vyvolané dlouhodobým návykem na dostatek levné energie tekoucí ze zásuvek i benzinových čerpadel.
Jednu z největších nadějí představují solární panely pro výrobu elektřiny. Nepotřebují obsluhu a jejich provoz je dokonale ekologický, ty dnešní jsou však drahé a jejich účinnost nízká. To se má změnit. Koncem loňského roku vědci z Institutu Nielse Bohra v Kodani oznámili, že se jim podařilo dvojnásobně zvýšit účinnost panelů pomocí nanotechnologií.
"Náš článek má takovou strukturu, že využije veškeré dopadající světlo," říká Martin Aagesen. "Navíc je materiál levnější než dnes používaný krystalický křemík."
Cílem mnoha výzkumných pracovišť na celém světě jsou tenké, levné a odolné fotočlánky, které půjde na vhodnou plochu prostě jen napnout nebo dokonce nastříkat ve spreji. Zdrojem energie pro mobilní zařízení se pak prý stanou i kabáty a košile.
Stranou pozornosti není ani vítr. Někteří konstruktéři věří, že velké generátory jsou možná dobré pro velké společnosti, ale hodně zájemců by si raději pořídilo něco skromnějšího. Australan Graeme Attey vyrábí mimořádně levné malé větrné turbíny, které lze ve velkém množství umisťovat kamkoliv, třeba na hřeben střechy. "Mohou vhodně doplnit solární panely," říká Attey. "Má to logiku. Když nesvítí slunce, fouká vítr a naopak."
Podobnou cestou se ubírají i myšlenky Steda Walkera z Oregon State University: "Když vítr narazí na překážku v podobě budovy, jeho rychlost se zvyšuje. Stačí mu postavit do cesty řadu malých turbin. Vyvinuli jsme proto zařízení, které je absolutně tiché."
Ve skutečnosti není tak velký problém energii získat, jako spíš ji uskladnit. A to nejen v elektromobilech, ale i při běžné spotřebě, protože slunce a vítr pohříchu nepracují zrovna tehdy, když by se to nejvíc hodilo. Běžné akumulátory jsou málo účinné, drahé, nezřídka i ekologicky závadné.
Přitom příroda tento problém vyřešila sama: biomasa není nic jiného než akumulátor sluneční energie. Současný boom pěstování kukuřice, třtiny, řepky a dalších energetických plodin však sklidil kritiku: zdražují se potraviny, produkce spotřebuje víc energie, než vydá, hnojiva zamořují vodu. Odborníci proto vidí naději v rychle rostoucích a nenáročných travách nebo dřevinách.
"V blízké budoucnosti dokážeme získávat etanol ze dřeva," tvrdí biolog Gopi Podila z University of Alabama v Huntsville. "Stromy nepotřebují žádnou péči, produkují biomasu levně a ve velkém množství. Takto získaný materiál pak mikroorganismy rozloží na cukry - prakticky zadarmo."
Nechybí ale ani pokusy získávat sluneční energii akumulovanou prostřednictvím řas. Jiní zase zkoušejí využít bakterie k přímé výrobě elektřiny. Fraser Armstrong z Oxfordu loni představil svůj palivový článek, který nepotřebuje drahé membrány a platinové elektrody, protože je nahrazují bakteriální enzymy.
Od sirné koule k nádržím na elektřinu
Jednou ze zajímavých možností ukládání energie jsou akumulátory sestavené z velkého množství mimořádně účinných kondenzátorů, takzvané superkapacitory. Kondenzátor je běžná elektronická součástka, do které jde elektřinu "nalít" stejně snadno jako vodu do láhve. Už v 17. století tímto způsobem využíval kouli ze síry Gottfried Wilhelm Leibnitz. Pro energetické účely je ale množství energie, které se vejde do běžného kondenzátoru, příliš malé. Proto se hledají technologie, které by dokázaly jejich kapacitu zvýšit.
Přednosti superkapacitorů jsou obrovské: nabíjejí se téměř okamžitě, mají vysokou účinnost i životnost, vzdorují přebíjení i extrémnímu vybíjení, rychle dávají plný výkon, jsou lehké, vydrží obrovský počet nabíjecích cyklů a k jejich výrobě se používají nezávadné suroviny.
"Je to velmi zelená forma uskladnění energie," konstatuje Bobby Maher z firmy Maxwell Technologies, která se jejich výrobou zabývá.
Nic však není dokonalé: superkapacitory zatím mají malou kapacitu a jsou příliš drahé. Používají se proto především jako záložní zdroje v počítačových systémech. V kombinaci s klasickým akumulátorem se s nimi také experimentuje v elektromobilech a hybridních vozech. Superkapacitorová jednotka je totiž schopná okamžitě uložit například energii získanou bržděním a stejně rychle ji při akceleraci zase vydat.
Magickou hranici 100 000 mil (přibližně 180 000 km) překonal koncem ledna pokusný hybridní automobil vybavený kombinací akumulátorové a olověné baterie na britské testovací dráze Millbrook Proving Ground.
"Sto tisíc mil je výmluvná ukázka možností superkapacitorové technologie," říká vedoucí výzkumu David Lamb. "Tudy vede cesta i k čisté dopravě."
Další vývoj superkapacitorů počítá s využitím elektrod z uhlíkového aerogelu - unikátního materiálu s obrovským vnitřním povrchem. Na tomto principu již firma Cooper Electronic Technologies vyrobila baterie, jejichž hustota energie se blíží lithiovým článkům.
Možnosti dalšího zlepšení kapacity nabízejí zejména nanotechnologie. Například skupina odborníků z prestižního amerického Massachusetts Institute of Technology (MIT) se snaží uspořádat uhlíkové nanotrubice do rovnoběžně uložených pláství a získat tak v malém objemu obrovský vnitřní povrch.
"Tato konfigurace umožní vyrobit superkondenzátory s větší hustotou energie, než jakou disponují dnešní běžné baterie," konstatuje Joel E. Schindall, profesor na katedře elektroinženýrství a počítačů MIT.
Sám sobě dodavatelem
"Superkapacitorové akumulátory budou mít mimořádný význam pro ukládání energie z obnovitelných zdrojů," říkají ve své zprávě vědci z australské organizace CSIRO, kteří se jejich vývojem zabývají. Narážejí tím mimo jiné i na myšlenku dnešními energetiky považovanou za kacířskou, která si však ve vyspělých zemích získává stále více příznivců. Říká se jí decentralizovaná energetika.
Idea je prostá: každý dům disponuje plochou schopnou zachytit tolik energie, že to více než uspokojí potřeby jeho obyvatel. Ještě lepší možnosti mají obce, zemědělské farmy a občanská sdružení. Kdyby se podařilo zlevnit solární panely, vyřešit akumulování energie a to celé ještě doplnit biotechnologiemi, svět by se obešel bez dálkových vedení a gigantických elektráren. A především bez monopolů, které už přerostly přes hlavu i vládám. O mezinárodním energetickém vydírání ani nemluvě.
"Uhelné, jaderné a další velké centralizované zdroje stále pracují na hranici ekologického a bezpečnostního rizika a navíc představují nezdravou koncentraci kapitálu," tvrdí Benjamin Sovacoo z Virginia Polytechnic Institute. "Energetická strategie Spojených států by tváří v tvář současné světové situaci měla vytvořit soutěživé prostředí, které umožní vyrábět velkou část energie v malých čistých zdrojích přímo na místě spotřeby."
Přijde termojaderná diktatura?
Ti, kdo o prosazení alternativních zdrojů energie usilují, to pořád ještě nemají lehké. Nejčastěji čelí lobbistickým expertům, kteří doporučují soustředit se na atomové elektrárny. Jenže speciálně pro Českou republiku je to cesta z bláta do louže: palivo a výroba zařízení je v ruských rukou, nedaří se ani vyřešit problém radioaktivního odpadu - všeobecně kladný vztah k jaderné energetice v České republice se vždy rychle změní v aktivní odpor tam, kde se má skládka vybudovat.
Technokraté tvrdí, že definitivním řešením bude zvládnutí termojaderné fúze, stejné reakce, která se odehrává v nitru hvězd. Lidstvo tak má získat zdroj levné, čisté, bezpečné a věčné energie - jenže nic z toho není pravda. Ve skutečnosti by totiž šlo o provoz pracující s nebezpečnými látkami, který by byl zdrojem pronikavého neutronového záření. Přitom náklady jsou srovnatelné s programy pilotovaných výprav k Měsíci. Podle padesát let starých prognóz měly termojaderné elektrárny už běžet, jenže cíl jako by utíkal do dálky. Optimisté soudí, že snad za dalšího půlstoletí, realisté se soudit raději neodvažují.
Kritikové programu proto tvrdí, že pouhý zlomek z částek vynaložených na výzkum termojaderné fúze by umožnil vyřešit většinu problémů čistých alternativních technologií. Jen pokusné termojaderné zařízení ITER má oficiálně stát deset miliard eur, ve skutečnosti to bude jistě mnohem víc. O takových sumách si může výzkum fotovoltaických panelů, akumulátorů nebo bioenergií jen nechat zdát. "My nepotřebujeme subvence, stačí nám, když vlády uvolní cestu a nebudou škodit," říká Anil Seti, ředitel švýcarské firmy Flisom zabývající se vývojem nových typů solárních panelů. Připomíná přitom, že v posledních 30 letech vynaložily vlády ve světě na podporu jaderné energetiky 170 miliard dolarů.
Ale i kdyby se termojaderné elektrárny jednou podařilo spustit, půjde o tak drahá zařízení, že dnešní jaderné jsou proti nim dětské hračky. Z představy, kdo si to bude moci dovolit, jde mráz po zádech - půjde o tak obrovskou koncentraci peněz a síly, že to nutně poznamená podobu celé společnosti na takovém supermonopolu závislé.
Přesto budoucnost jeden nevyčerpatelný zdroj čisté termojaderné energie ukrývá a navíc zadarmo a v bezpečné vzdálenosti. Je jím samotné Slunce: za hranicí atmosféry nepřetržitě dopadá na každý čtvereční metr asi 1300 wattů, blíž naší hvězdě je to ještě mnohem víc. Budoucí obyvatelé kosmických měst a lunárních základen nepoznají energetické krize, protože vytvořit velké plochy rozvinovacích solárních panelů je ve stavu beztíže snadné. Horší však je dopravit tuto energii na Zemi. Uvažuje se o laserech nebo mikrovlnných zářičích - pokud by však svazek energie dopadl mimo přijímací zařízení, stala by se z něj zbraň hromadného ničení.
Studie na toto téma se objevují už od 60. let minulého století především v materiálech americké kosmické agentury NASA. Loni v březnu však americký Úřad pro národní bezpečnost představil ucelený koncept nazvaný Space-Based Solar Power (SBSP), který počítá s umístěním rozlehlých polí solárních panelů ve vesmíru i na povrchu Měsíce. Přenos na Zemi by probíhal prostřednictvím mikrovln. Autoři předpokládají, že do poloviny tohoto století by mohla kosmická energie pokrývat nejméně deset procent spotřeby Spojených států.
"Věřím, že energie bude jednou z prvních kosmických komodit, z níž bude mít prospěch každý občan," říká Michael Smith, šéf týmu, který studii pro Pentagon zpracoval.
Zdroj:HN
Sdílet článek na sociálních sítích
