Elektrárny pro 21. století

V počátcích elektrotechniky byl systém výroby a rozvodu elektrické energie decentralizován "z nouze". Posledních sto let pracovaly největší světové technické mozky, včetně T. A. Edisona, G. Westinghouse, N. Tesly a třeba i F. Křižíka, na jeho centralizaci. Důvod? Pokrýt trvale vzrůstající požadavky průmyslu na zajištění vysoké kvality a spolehlivosti dodávek elektrické energie.

Současné elektrotechnické a telekomunikační technologie (při splnění určitých technických podmínek) skutečně teoreticky umožňují realizovat "decentralizaci z luxusu". Jinými slovy koncepce decentralizované elektroenergetiky je v budoucnu technicky realizovatelná. Na druhou stranu však zůstává nezodpovězena otázka: Jaké budou přínosy pro společnost?

Projekt HiPER těží z termojaderné fúze

V reaktorech nynějších jaderných elektráren vzniká energie štěpením atomů s těžkými jádry. Opačný postup k výrobě elektřiny představuje vědecký projekt HiPER (High Power Energy Research Facility). Jeho základem je myšlenka, propagující termojadernou fúzi zažehovanou lasery, při které se naopak atomy s lehkými jádry slučují. Výhodou řešení oproti štěpení je, že při něm nevzniká radioaktivní odpad.

Projekt HiPER je zařazen do seznamu European Roadmap neboli koncepce výzkumných evropských infrastruktur. Hostitelskou zemí výzkumného laserového zařízení je Velká Británie. Jde o zcela novou technologii na rozdíl od tokamaků, v nichž se žhavé plazma udržuje pod kontrolou pomocí magnetických polí. Koncepčně je princip laserem řízené fúze podobný spalovacímu motoru. Pracuje totiž na bázi komprese a vznícení paliva. Laserové pulsy stlačí palivo (deuterium a tritium) na extrémně vysokou hustotu. Vysoce výkonný laser pak zvýší jeho teplotu až k fúzní teplotě 100 milionů stupňů Celsia, kdy se palivo zažehne. Výkon těchto laserů je zhruba 10 000krát větší než výkon celé elektrické sítě Velké Británie. Jeho trvání je ale pouhých několik milionů miliontin sekundy.

Projekt rovněž umožní výzkum chování hmoty v nejextrémnějších podmínkách, které existují ve vesmíru a kterých nelze na Zemi jinde docílit. Jde podle vědců o teploty ve stovkách milionů stupňů a tlak v miliardách atmosfér a o enormní elektrická a magnetická pole. Využijí ho nukleární obory a materiálové vědy. Vědci rovněž předpokládají, že projekt HiPER, na němž se podílí i Česká republika, se bude vhodně doplňovat s projektem vysoce výkonného laseru ELI, který se má budovat právě u nás.

MEZITITULEK: Když se smíchá slaná se sladkou...

Koncem listopadu 2009 byla v norském pobřežním městě Tofte spuštěna první osmotická elektrárna na světě. Uvedený prototyp, za nímž stojí přední evropský výrobce vodní a větrné energie Statkraft, generuje elektřinu díky využívání zbylé energie, která vzniká při míšení sladké a slané vody.

Po fyzikální stránce se tento jev nazývá osmóza. Když se slaná a sladká voda ocitnou na opačných stranách propustné přepážky, kapalina spontánně proudí do míst s vyšší koncentrací soli, aby se rozdíl vyrovnal. Za pomoci speciálních polymerních membrán a působení tlaku pak dochází k opačnému jevu - takzvané reverzní osmóze. Při ní membránou projde čistá voda, zatímco soli a další nežádoucí látky se zachytí. Původcem nápadu využít rozdíl koncentrací soli v říční a mořské vodě k získávání energie je Američan Sidney Loeb, který si v roce 1973 nechal vynález patentovat. Projekt byl navrhován pro uplatnění u ústí velkých řek, kde je dostatek říční i mořské vody. První osmotická elektrárna by měla mít výkon maximálně čtyř kilowattů, což stačí pro chod elektrospotřebičů vâÇéjedné domácnosti: pračky, radiátoru a několika desítek žárovek. Tím však ambice tohoto zařízení nekončí, neboť cílem firmy Statkraft je vytvořit osmotickou elektrárnu pro komerční účely.

MEZITITULEK: Pelamis, dávný výraz pro mořského hada

Přesto se může stát pojmem pro nový zdroj energie. Dva milióny eur totiž získala švédská firma Minesto na vyzkoušení "podmořského draka", nové turbíny na výrobu energie z mořského přílivu. Přezdívku dostalo zařízení proto, že nejvíce ze všeho připomíná papírového draka, který létá pod hladinou moře.

Oficiálně nese zařízení jméno "Deep Green" a k jeho prvnímu ostrému otestování by mělo dojít u irských břehů v příštím roce. Turbína je to ovšem netradiční, má křídla a k mořskému dnu ji bude poutat stometrový kabel, energii přitom produkuje kroužením pod vlivem přílivu. Testy zatím proběhly ve zkušebních nádržích na zmenšených modelech. Její předností je miniaturní velikost - na délku "jen" jeden metr, křídla o rozpětí 12 metrů. Jiné přílivové elektrárny a projekty počítají s robustnějšími rozměry. To zvyšuje i efektivitu projektu Deep Green.

Podle Teda Rosendahla, hlavního inženýra firmy Minesto, může drak efektivně fungovat i v místech, kde není příliv tak silný, nebo i ve větších hloubkách. Ten rovněž předpokládá, že na trh se zařízení dostane během čtyř let. S využitím přílivu počítá řada projektů alternativních zdrojů energie, které by nahradily stávající produkci založenou na zásobách fosilních paliv, které se zmenšují a navíc s sebou nesou nemalou ekologickou zátěž.

MEZITITULEK: Pokud vítr nefouká zde, může foukat jinde

Na využití mořského potenciálu se soustředí i devět evropských zemí projektem, ve kterém se sloučí tři obnovitelné zdroje energie, větrnou, sluneční a vodní. Základ řešení bude stát na high-tech vedení, položeném na dnu Severního moře. To se bude hodit nejen pro přenos energie, ale také jako odběrný kanál pro větrné elektrárny, které mají být vystavěny přímo v oceánu.

Jedním z problémů ekologických zdrojů elektřiny jako větrné a solární elektrárny je nespolehlivost dodávek. Mezinárodní síť pod Severním mořem by je měla pomoci stabilizovat. Její hlavní výhodou by bylo neustálé dorovnávání výpadků energie z některého ze tří zdrojů a přenos energie i do vzdálených částí Evropy. Podle projektu by se například norské vodní elektrárny mohly stát úložištěm větrné energie, kterou vyrobí Velká Británie či Německo.

Gigantická elektrická ekosíť, která spojí energii, by mohla vzniknout do deseti let. K zakladatelům iniciativy patří Německo, Velká Británie, Francie, Belgie, Dánsko, Holandsko, Irsko, Lucembursko a Norsko. Projekt předběžně počítá s náklady ve výši 30 miliard eur.

Rostoucí ceny energií totiž nutí k hledání nových ekonomických a ekologických řešení.

Přesto se dá vytušit, že k izolaci starých principů nedojde. Naopak lze předpokládat souhru omezeného počtu moderních "klasických" výroben elektřiny, velkého množství malých lokálních energetických jednotek pracujících na různých fyzikálních principech a skromného a šetrného způsobu lidské pospolitosti Modré planety.