Vodík z Měsíce, soláry ve vesmíru, reaktory pro rodinné domy

Historie je plná příkladů dokazujících, že není radno se vysmívat na první pohled bláznivým nápadům technických snílků. Fantazie Julese Verna jako let na Měsíc nebo videotelefon patřily do oblasti sci-fi víc než sto let, v poslední době se ale čas od zrození nápadu pokládaného za utopii do jeho realizace začíná zkracovat – Bill Gates nebo Elon Musk a někteří další se realizace svých myšlenek nejen dožili, ale dokonce na nich pohádkově zbohatli. Stejný proces probíhá také v oblasti energetiky, kde je urychlován mimo jiné i klimatickou změnou a docházejícími energetickými zdroji.

Palivo pro lety k planetám

Kosmické lety s posádkou využívají vodík jako zdroj energie už od počátku 60. let minulého století. Po sedmdesáti letech stojí věda v této oblasti před další velkou výzvou. V reakci na poptávku NASA po nových vesmírných technologiích, které by umožňovaly doplňování paliva mimo Zemi, oznámila koncem loňského léta americká společnost Skyre plán na stavbu prvního závodu na výrobu vodíku na Měsíci. Základní myšlenka zahrnuje těžbu ledu ze zastíněných měsíčních pólů a elektrolýzu vody za vzniku vodíku a kyslíku. Oba plyny by se pak pomocí kryochladičů zkapalnily, aby mohly být skladovány v kosmické lodi jako pohonné hmoty. Plán má zatím řadu úskalí. V lunárních podmínkách je například velmi obtížné stlačování vodíku a otazníky jsou také u nákladové efektivity a spolehlivosti vesmírného hardwaru. Na druhé straně by zastávka na Měsíci kvůli doplnění paliva přinesla velkou výhodu pro vzdálené meziplanetární lety. Start z druhého nejjasnějšího tělesa na obloze s gravitací na úrovni 16,6 % Země totiž spotřebuje daleko méně energie než start z domovské planety.

Palivo pro vynášení satelitů

Poněkud fantasticky vypadá i projekt australské společnosti Hypersonix Launch Systems, která chce vodíkem pohánět opakovaně použitelný hypersonický nosič určený k dopravě malých satelitů na oběžnou dráhu. Bezemisní raketa s rychlostí až dvanáctkrát vyšší než rychlost zvuku zní jako pohádka, ale firma už přesto oznámila získání prvního grantu.

Vodík pro letadla

Na investory v letecké dopravě zapůsobil i start prvního letadla na vodík, který se uskutečnil koncem září 2020 v Cranfieldu ve Velké Británii. Šestimístné letadlo třídy Piper M odstartovalo a přistálo ve výzkumném a vývojovém zařízení společnosti ZeroAvia. Další let bez emisí by měl být dlouhý už 250 mil. Tento projekt je součástí britského vládního programu na využití vodíku u komerčních letů.

Vesmírné a okenní solární elektrárny

U zrodu solární energetiky stál mimo jiné i ruský raketový průkopník Konstantin Ciolkovský, který už před sto lety představil koncept vesmírné solární elektrárny. Od těch dob se sice nijak zvlášť nepokročilo v řešení nejdůležitější otázky, tedy jak dostat elektřinu vyrobenou na oběžné dráze dolů na Zemi, ale samotná solární energetika prodělala za tu dobu vskutku raketový růst. A další revoluce ve fotovoltaice je možná na spadnutí. Tým vědců z University of Michigan v USA koncem listopadu 2020 oznámil úspěch ve vývoji barevně neutrálního, transparentního solárního článku s účinností 8 až 11 procent. Současné panely mají sice účinnost 15 % až 20 %, ale jsou neprůhledné. Průhledné články slibují ohromné uplatnění zejména ve stavebnictví. Nejen střechy, ale i okna a celé fasády by mohly sloužit k výrobě elektřiny a budovy by se tak staly energeticky nezávislými.

Solární satelity

Solární energetika se ale ani přes zmíněné problémy s přenosem elektřiny nevzdává snahy o uplatnění ve vesmíru. Mimo zemskou atmosféru je totiž sluneční světlo až 11× intenzivnější a především nepřetržité. Evropská kosmická agentura v září 2020 oznámila, že začala hledat nápady na solární satelity. Podle neoficiálních informací by jednotlivé projekty mohly dostat až 90 tisíc eur na primární výzkum, 100 tisíc na systémové studie a až 175 tisíc eur na vývoj technologií. Výzkum na rozvoj systémů vesmírné solární energie zadala v listopadu 2020 také vláda Spojeného království.

Pokroky hlásí také jaderná energetika

Universita v Illinois v USA ve spolupráci s několika soukromými společnostmi oznámila v říjnu 2020 plán na vybudování mikromodulárního reaktoru čtvrté generace. Do roku 2026 by měl vzniknout opravdu malý vysokoteplotní plynem chlazený reaktor, který bude generovat 15 MW nebo 30 MW tepelné kapacity. Používal by keramické uranové kuličkové TRISO palivo. Tepelná energie by se před dalším použitím ukládala do úložiště tvořeného roztavenými solemi. Vědci plánují, že prototyp by mohl napájet univerzitní kampus a nahradit existující energetický zdroj na uhlí. Zařízení by šlo použít jako malá samostatná elektrárna pro různé menší objekty, ale mohlo by rovněž sloužit pro vysoce účinnou výrobu vodíku nebo jako součást mikrosítí spolu se sluneční a větrnou energií. Francesco Venneri, CEO Ultra Safe Nuclear Corporation (USNC) v Seattlu řekl: „Náš prototyp umožní rozvoj další generace mikroreaktorů v USA a jejich výrobu už v r. 2026.“ USNC již vloni na jaře založila společný podnik s kanadskou Ontario Power Generation na výstavbu mikroreaktoru v laboratořích Chalk River. 

Doprava na elektřinu

Všeobecný tlak na snížení emisí přináší výzvy v dopravě. Britská společnost Rolls-Royce přišla s plánem postavit nejrychlejší plně elektrické letadlo na světě. Stroj Spirit of Innovation s nulovými emisemi by se měl už v roce 2021 pokusit o rekord s cílovou rychlostí více než 300 mil za hodinu. Britský ministr obchodu a průmyslu Nadhim Zahawi to komentoval slovy: „Od vlaků po letadla bude naše doprava budoucnosti poháněna čistými elektrickými zdroji.“

Zdroje:

https://www.world-energy.org/article/13240.html

https://www.h2-view.com/story/hypersonix-develops-hydrogen-powered-hypersonic-scramjet/

https://www.esa.int/Enabling_Support/Preparing_for_the_Future/Discovery_and_Preparation/Space-based_solar_power_seeking_ideas_to_make_it_a_reality

https://www.smart-energy.com/renewable-energy/esa-new-ideas-sought-for-space-based-solar-power/

https://www.energylivenews.com/2020/09/28/worlds-first-hydrogen-electric-passenger-jet-takes-off-in-the-uk/

https://www.world-energy.org/article/14105.html

https://www.energylivenews.com/2020/10/13/plans-to-deploy-next-gen-micro-nuclear-reactor-in-the-us-by-2026/

https://www.rolls-royce.com/innovation/key-demonstrators/accel.aspx

https://www.energylivenews.com/2020/09/25/rolls-royce-completes-testing-for-worlds-fastest-all-electric-jet-tech/

https://www.nsenergybusiness.com/news/uk-government-commissions-space-solar-power-stations-research/#