PRAHA. Vďaka Francúzovi Nicolasovi Sadi Carnotovi (1796 - 1832), ktorý je jedným zo zakladateľov termodynamiky, vieme, že pri premene energie na prácu prostredníctvom tepla teoretická účinnosť neprevyšuje 50 percent. Reálne sa pohybuje okolo 33 percent. Hovorí sa tomu Carnotov cyklus.
Z energie uhlia, plynu, uránu, benzínu, nafty či iného paliva nám teda slúži iba tretina; zvyšok sa stráca v podobe inej formy energie, ktorú v praxi nemožno využiť.
Aj to je jeden z dôvodov, prečo platíme za energie čoraz viac.
Palivo snov?
Mohol by raz dochádzajúcu ropu nahradiť vodík?
Čestný predseda českej Akadémie vied Rudolf Zahradník ho označil za palivo snov. Stalo sa tak na nedávnej pražskej konferencii s názvom Jadrová energetika: kedy sa stane obnoviteľným zdrojom?
Od vízie k realite však môžu uplynúť desaťročia, možno storočie. Vodík okrem toho nie je primárny zdroj energie, ale iba jej prenášač. Musí sa najskôr vyrobiť, čo stojí obrovské množstvo energie, a pretože Carnotov cyklus stále platí, budeme ho potrebovať zhruba trikrát viac, než koľko budeme môcť nakoniec využiť.
Riešenie na rovnakej konferencii navrhol Jaroslav Šesták z Fyzikálneho ústavu českej Akadémie vied: vybudujeme 5-tisíc jadrových reaktorov, ktoré dodajú potrebnú elektrinu na elektrolýzu vody.
Alebo ešte lepšie – navrhneme a postavíme asi polovičné množstvo vysokoteplotných reaktorov, ktoré budú vodu rozkladať tepelne. Tu sa možno Carnotovi trochu vyhneme.
Predstavme si dokonca, že sa - podobne ako pri automobiloch so spaľovacími motormi - vytvorí za čas, ktorý dnes asi nik nedokáže odhadnúť, kompletný logistický systém prepravy a distribúcie vodíku. Budeme ho spaľovať, opäť s účinnosťou necelých 40 percent, alebo zvíťazia palivové články s teoretickou účinnosťou vyše 90, skutočnou však necelých 50 percent?
Dokážeme tak odvrátiť hrozbu, že sa civilizácia, ktorá sa pýši mobilitou, zastaví. Skleníkové plyny z dopravy a strojov prestanú ohrozovať klímu.
Ešte sme nevyhrali
Či by sme použitím vodíka – aspoň teoreticky – predsa len vyhrali, ťažko povedať.
Vodík prenikne takmer každou substanciou. Nevieme, čo urobí v atmosfére. Neohrozí vodík prirodzené štruktúry Zeme či rastlín? Neprehĺbi jeho náhodný či pravidelný únik zatiaľ neznámym spôsobom skleníkový efekt?
Plyn je veľmi ľahký a ihneď by stúpal do najvyšších vrstiev atmosféry – čo by teda urobil trebárs s ochrannou ozónovou vrstvou? Navyše má vysokú únikovú rýchlosť, takže by mizol v mimozemskom priestore, čo by znamenalo postupnú stratu pozemskej vody.
Metánová šanca
Alternatívou vodíka by podľa Šestáka mohla byť metánová technológia.
Keby sa do metánu podarilo zasunúť jeden atóm kyslíka, získali by sme metylalkohol, vynikajúcu náhradu benzínu, čiže biopalivo, ktoré sa dnes problematicky získava z cukrovej trstiny a kukurice.
Pevné hydráty metánu (spojenie metánu s vodou) sú v obrovskom množstve na dne arktických morí, kde by sa dali ťažiť.
Necitlivá ťažba však dokáže narušiť, prípadne úplne zničiť krehký ekosystém morského dna. Okrem toho únik tohto skleníkového plynu, 20-krát silnejšieho ako oxid uhličitý, zvyšuje nebezpečenstvo klimatickej zmeny. Ani pri použití metánu sa navyše nevyhneme Carnotovi.
Odkiaľ príde zmena?
Prekabátiť Carnotov cyklus dokážeme v podstate dvomi spôsobmi.
Predovšetkým zdrojmi poskytujúcimi energiu v obrovskom množstve, lacno a bez skleníkových plynov. Ponúkajú sa jadrové zdroje: dnes už klasické uránové či skôr budúce vysokoteplotné s množivými reaktormi, thóriové či termojadrové.
Carnotovi sa možno vyhnúť aj vďaka obnoviteľným zdrojom, premieňajúcim energiu vetra, vody, prílivu a príboja, Slnka či zemského vnútra. Ich efektívnosť je však v porovnaní so zmienenými tepelnými zatiaľ zanedbateľná.
Môžeme si poradiť aj inak. Úplne novým technologickým či vedeckým objavom, ktorý profesor Šesták označil za trik.
Či a kedy nejaký vizionár vynájde takúto zázračnú technológiu, ktorá zabráni plytvaniu, sa zatiaľ nedá predpovedať. Čas, ktorý má naša civilizácia na zásadnú zmenu, však nie je nekonečný.
Kde sú vizionári?
Ako sme sa dočítali v článku Vladimíra Picka, nevyhnutne potrebujeme vizionárov, ktorí by prišli s jednoduchým „trikom“, ako prekročiť hranice dané tradíciou. Lenže – kde sú? Je také jednoduché nájsť nového Carnota, Maxwella alebo Einsteina?
Rovnakou otázkou sa zaoberá Lee Smolin v knihe The Troubles with Physics (na budúci rok ju pod názvom Fyzika v potížích vydá pražské nakladateľstvo Dokořán).
„Myslenie celého spoločenstva je často zviazané, lebo ho určuje jeho vnútorná organizácia. Naše základné otázky sú: Oceňujeme tú správnu fyziku? Poskytujeme uznanie tým správnym fyzikom? A z hľadiska samotného poznania: Kladieme si tie správne otázky?“
Smolin konštatuje, že veda nikdy nebola k vizionárom prívetivá. Možno preto, že málo pracovali a príliš rozmýšľali. Do vedy išli nie preto, že boli dobrí v škole, ale preto, že ich fascinovali otázky o podstate existencie, na ktoré nenašli odpovede v školských učebniciach.
Smolin definuje vizionára takto: Musí to byť vysoko nezávislá a silno motivovaná osobnosť natoľko oddaná vede, že sa ňou bude zaoberať aj vtedy, keď ho neuživí. Pozná sa podľa toho, že neprijíma predpoklady, ktorým väčšina z nás dôveruje.
Vizionár nemá rád pohľady cez rameno a už absolútne neznáša rady typu Nerozmýšľaj, nefilozofuj a pracuj.
Takže je vlastne pochopiteľné, prečo je vizionár v dnešnej technicky dokonalej vede, založenej na tímovej práci a zásade Publikuj, alebo zhyň, ohrozeným, ak nie už vymretým druhom.
(ač)
Nové energie
Z energie uhlia, plynu, uránu, benzínu, nafty či iného paliva nám slúži iba tretina; zvyšok sa stráca v podobe energetickej formy, ktorú nemožno využiť.
Nádejným palivom budúcnosti môže byť vodík – ak vyriešime všetky problémy spojené s jeho využitím.
Metán by mohol nahradiť biopalivo, ktoré sa získava z potravinových zdrojov.
Jeho únik by však zvýšil riziko klimatickej zmeny.
Protest ochrancov životného prostredia proti rastúcemu obsahu oxidu uhličitého v ovzduší má racionálny základ. ILUSTRAČNÉ FOTO – REUTERS |
Autor: Vladimír Pick (Autor sa zaoberá problémami energetiky)
