SDG 7Dostupné a čisté energie
Jak daleko je svět bez emisí? Je lidstvo schopno využívat energie tak, aby nezničilo samo sebe?
Situace
Lidská civilizace dospěla do bodu, kdy je zcela jasné, že pokud chceme zastavit drancování planety, dominantní energií se stane elektřina. Přechod od energetiky založené na spalování surovin směrem k bezemisním zdrojům i potřeba energetické nezávislosti Evropy vyžaduje nové technologie, a především intenzivní využívání obnovitelných zdrojů, zvýšení efektivnosti při skladování a obecně flexibilní přístup. Příklad: plné dvě třetiny energie dnes končí jako energie odpadní. Unikne při vlastní výrobě energie, v dopravě, průmyslu a kvůli konstrukci budov. Zlepšením energetické účinnosti můžeme v příštích 20 letech zajistit snížení emisí skleníkových plynů o 40 %.
Je třeba si uvědomit zásadní věc. Energii nelze vyrobit, lze ji jen přeměnit a potom využít. Záleží na tom, jak pokorně, slušně a inteligentně to dokážeme dělat.
Řešení a klíčové inovace
Svatým grálem energetiky je jaderná fúze, jenže ta ještě zdaleka není ve stavu využitelném v praxi. Teprve nedávno se podařil první fúzní experiment, kdy získaná energie byla vyšší než vložená. Obecně vzato jde o stejnou reakci, která probíhá na Slunci. Stručně řečeno je potřeba dostat k sobě atomy vodíku tak blízko, že vznikne helium a uvolní se energie. Zatím se to podařilo v malém a nakrátko – vytvořili jsme jakési miniaturní Slunce.
Jednou z cest ke změně je systematické zvyšování účinnosti solárních panelů. Nedávno laboratorní měření v německé nezávislé laboratoři Fraunhoferova institutu potvrdila, že fotovoltaické články na bázi perovskitů polské společnosti Saule Technologies dosahují účinnosti přeměny slunečního osvitu na elektřinu ve výši 25,50 %, což je světový rekord. Obecně platí, že účinnost solárních panelů na bázi křemíku (běžné solární panely) od startu v roce 1954 roste – z tehdejších 6 % na dnešních cca 21 % (této hodnoty bylo dosaženo v roce 2021, v rámci evropského projektu H2020 NextBase, a součástí řešitelského týmu byl i Fyzikální ústav AV ČR).
Jádrem efektivity využití energie z obnovitelných zdrojů, u kterých se nedá přesně řídit čas a množství výroby, je nalezení efektivního způsobu jejího uskladnění. Krátkodobé a maloobjemové uskladnění je řešeno akumulátory, které prožívají dynamický technologický vývoj. Jedno z čerstvých řešení nabízí laboratoře projektu UNIGE z University of Genova vedeného Čechem – Radovanem Černým. Nápad využívá náhradu lithia mnohem levnějším a dostupnějším sodíkem.
Velkoobjemové a dlouhodobější uskladnění elektrické energie je však stále zásadní problém. Nejdále ve vývoji je dnes uskladňování elektřiny prostřednictvím vodíku, metanu a amoniaku. Nedávno byl na jihu Francie zahájen firmou Hy2gen projekt HYNOVERA, který si klade za cíl vyvinout globální systém pro výrobu zeleného vodíku a dalších biopaliv, jako je zelený amoniak nebo e-metanol.
Smyslem je, že elektřina získaná třeba ze solárů nebo větru (slunce svítí a vítr fouká nezávisle na našich potřebách) vyrobí plyn a ten se „skladuje“. Ve chvíli, kdy ho potřebujeme, se znovu přemění na elektřinu.
S tím vším ještě zásadně souvisí efektivnost využití elektřiny. „Účinnost je tak důležitá na cestě k emisní nule, že ji International Energy Agency (IEA) přezdívá ,první palivo‘,“ řekl výkonný ředitel agentury Fatih Birol.
Jednou z možností je obor, který zdánlivě s elektřinou nesouvisí – tribologie čili věda o tření, mazání a opotřebení. Nedávno přišla s revolučním řešením, slibujícím snížení koeficientu tření. Za použití nanočástic wolframu a síry dokážeme nejen snížit tření, ale i opotřebení součástí i nástrojů. Dopady mohou být obrovské, protože se nejedná jen o strojírenskou výrobu nebo automobilismus. Se třením se setkáváme doslova na každém kroku. Představte si, jak snadné by bylo, kdyby to nikde nedrhlo a nevázlo. Po celém světě by mohlo dojít ke snížení energetických ztrát vyvolaných třením a opotřebením v dlouhodobém výhledu 15 let až o 40 %.
Zásadní otázky
- Úspory versus ztráty – dokážeme zvýšit efektivnost naší spotřeby?
- Je bezpečnost elektrických sítí dostatečná – naše závislost na elektřině je příliš velká?
- Může se podařit jaderná fúze?
- Pochopí lidstvo samo, že má šetřit zdroje?
Klíčová slova
Elektřina, alternativní, obnovitelný, solární, soběstačnost, klimatická změna, baterie, úspora, účinnost, spotřeba, distribuce