Achillovy paty zachránců světa

MICHAL ŠKACH  |  Příroda
pumpa

Cena ropy stoupá stejně jako množství výfukových plynů v atmosféře. Šedá mlha v ulicích měst a klesající zásoby fosilních paliv předznamenávají blížící se problémy. Je na čase ubrat plyn a začít pátrat po alternativních zdrojích. Rychlé řešení je však v nedohlednu. zachránců světaNevýhodou parního stroje je jeho velká váha a malá účinnost. Tento fakt zná snad každý. Spalovací motor, využívající jako palivo ropné produkty, se proto po právu stal převratným milníkem a dodnes patří k nejvyužívanějším pohonům nejen v automobilovém průmyslu. Zásoby tekutého černého zlata jsou však omezené, a zatímco se Hubertova křivka, jež značí vývoj těžby ropy, dostává na vrchol a získává sestupnou tendenci, máme nejvyšší čas poohlédnout se po něčem novém. Nemluvě o dopadech na životní prostředí, jež současné benzinové a naftové motory negativně ovlivňují i přes využití katalyzátorů a modernějších filtrů pevných částic. Do našich životů se sice již snaží připlést alternativní pohony, ale kromě lepšího dopadu na životní prostředí mají bohužel celou řadu negativ, která dosud brání jejich masivnějšímu rozšíření.Pojďme se tedy podívat, jaký pohon bude nutné pořádně doladit a který zůstane nejspíše u ledu.

Tekutý plyn bez budoucnosti

Zkratku LPG (Liquid Petroleum Gas) známe již velice dobře z ostrého provozu a jde v současné době asi o jediný typ alternativního pohonu, který můžeme v našich končinách považovat za úspěšně použitelný. Po celé Evropě je relativně hustá síť čerpacích stanic, které tak dovolují i použití na delší vzdálenosti. Přestavba benzinového vozidla na LPG je vcelku jednoduchá a investice se řidiči, jenž najezdí dostatek kilometrů, vrátí během několika let i s hřejivým pocitem, že alespoň trochu pomohl životnímu prostředí. Místo v zavazadlovém prostoru, který do značné míry zaplní přídavná nádrž, ještě můžeme oželet, ale mnozí se zaručeně nesmíří se ztrátou výkonu vozidla. Z bezpečnostního hlediska mluví proti rovněž fakt, že tekutý propan-butan je těžší než vzduch, a drží se tedy při zemi, i když se samozřejmě odpařuje rychleji než benzin. Při poškození plnicí stanice či přepravního prostředku a úniku kapaliny do kanalizace tak hrozí výbuch s velmi fatálními následky. Hlavním problémem do budoucna je provázanost propan- butanu s ropou. LPG totiž vzniká jako jeden z produktů při rafinování ropy nebo během její těžby. Pokud tedy dojdou zásoby ropy a ustane její těžba, současně s tím se budeme muset poprat s nedostatkem tohoto zkapalněného ropného derivátu. Kapalný propan-butan proto nelze považovat za alternativu využitelnou v případě ropné krize, a je tedy nutné hledět dále do budoucnosti a hledat jiná řešení. Výměna ropy za přírodní plyn?

Zemní plyn můžeme oproti předchozímu příkladu brát jako palivo, které by mohlo do jisté míry ropu alespoň částečně nahradit. Jeho zásoby jsou zatím vyšší a je výrazně ekologičtější než tradiční ropné produkty, jako nafta nebo benzin. Lze jej využít buď v kapalné podobě (LNG – Liquefied Natural Gas), mnohem častěji se však používá ve formě stlačené (CNG – Compressed Natural Gas). Hlavní nevýhodou kapalné verze je i přes delší dojezd vozidla (díky menšímu objemu paliva) nutnost skladování při velmi nízké teplotě –162 °C. To vyžaduje přepravu v kryogenních zásobnících s využitím tekutého dusíku, což výrazně zvyšuje nároky na celkovou technologii.

Pozornost se proto obrací ke stlačenému zemnímu plynu, což je mnohem zajímavější i z hlediska přepravy na delší vzdálenosti, tedy z nalezišť k zákazníkovi, kterou zaopatřují plynovody. Mezi hlavní nevýhody tohoto alternativního pohonu však v současné době patří žalostně nízký počet plnicích stanic. Přestavba klasického vozidla vás po finanční stránce zatíží mnohem více než v případě LPG a nejinak to dopadá i u nových vozů, které jsou konstrukčně navrženy již primárně na plyn. S rostoucí poptávkou lze samozřejmě předpokládat celkové snížení nákladů, ale dokud bude ropa levnější, masové migrace na zemní plyn se rozhodně nedočkáme.

Zázrak jménem elektřina

Elektromotor je po ekologické stránce na první pohled velmi zajímavý pohonný agregát. Díky absenci spalování neprodukuje žádné škodliviny a je navíc téměř bezhlučný.Nelze jej však považovat za absolutně čistou formu pohonu – to by ostatně bylo velmi zjednodušené. K chodu totiž vyžaduje elektrickou energii, kterou je nutné vyrobit a také uchovávat.Ideální představa „zeleného“ elektromobilu je tak značně zkreslená a v potaz musíme pochopitelně brát i elektrárny a rovněž celou řadu nebezpečných složek, jež obsahují samotné akumulátory.Kromě kritizovaných uhelných elektráren samozřejmě existuje i mnoho podstatně ekologičtějších způsobů získávání elektrické energie, ale i ty skrývají svá úskalí. Nejlepší cestou by bylo čerpání energie přímo ze slunečních paprsků pomocí solárních panelů, ale zde narážíme na značný technologický problém při jejich využití k plnohodnotnému pokrytí energetických nároků jakéhokoli vozidla.V porovnání s jedním barelem ropy, který představuje 160 litrů této suroviny, dopadne na jeden čtvereční metr plochy země srovnatelná energie za dobu celých osmi let.

Na elektrickou energii lze navíc za současných technologických postupů převést jen přibližně 15 % dopadajících slunečních paprsků a dopravní prostředky si tak pravděpodobně nikdy nevystačí pouze se slunečním kolektorem, jelikož by výkonnost takového agregátu byla velmi nízká. Současné elektromobily se tak spoléhají spíše na klasicky dobíjené baterie, ale i v tomto směru jde o značný handicap. Na prvním místě stojí velmi dlouhá doba dobíjení a rovněž nízká výdrž, kvůli níž je dojezdová vzdálenost na jedno nabití velmi malá. S rostoucími požadavky na dojezd se dále zvyšují nároky na velikost akumulátorů, a tím i jejich cena, která stejně jako u dalších alternativních pohonů naráží na realitu ekonomického myšlení.

Vodíková budoucnost?

Pravděpodobně největší očekávání vyvolává teorie pohonu využívající vodík, jež je však teprve na samotném počátku svého dlouhého života. Ve skříni tak trpělivě podřimuje řada kostlivců, kteří tomuto ekologickému pohonu značně znepříjemňují cestu na výsluní. Vodík lze přitom využít dvěma způsoby a ani jeden není k zahození.

První možností je spalování, podobně jako u jiných forem paliva. Z ekologického hlediska se jedná o čistý proces, na jehož konci zbude jen malé množství kysličníků dusíku a voda. Vodík se však v přírodě volně nevyskytuje v koncentrované formě, a není proto možné jej získat jinak než výrobou. Ačkoli probíhá různými postupy z různých zdrojů, je velmi nákladná a stejně jako v případě elektrické energie se nakonec neobejde bez nečistých procesů. Velkou vadou na kráse je navíc také fakt, že vodík je při smíchání se vzduchem silně výbušný, což výrazně zvyšuje bezpečnostní rizika, kterým sice lze již úspěšně čelit, ovšem opět za cenu vyšších nákladů.

Vodík v kapalné formě je výhodnější z hlediska objemu, podobně jako u zemního plynu je však nutné udržet teplotu nižší než –253 °C. Pokud vozidlo stojí, stoupá teplota v nádrži, vodík se odpařuje a pro příležitostného řidiče tak tento způsob postrádá smysl. Na řadu tedy přichází vodík v plynném skupenství ve stlačené formě, jejíž nevýhodou je nižší hustota, a tedy i energetická kapacita.

Druhou nadějnou alternativou je použití v palivových článcích, jež mohou dodávat energii pro elektromotor. Na rozdíl od baterií je v tomto případě elektrická energie vyráběna přímo v palivovém článku exotermní elektrochemickou reakcí vodíku a kyslíku získaného ze vzduchu.Nutno však zdůraznit, že z energetického hlediska jde o ztrátový proces.Na výrobu vodíku je totiž potřeba více energie, než kolik ji sám následně poskytne -nejde o perpetuum mobile.

Vodíkové technologii byl asi před dvaceti lety předpovídán obrovský a rychlý nástup. Jak se však záhy ukázalo, výroba palivových článků není jednoduchá, a euforie tedy brzy opadla. V horizontu několika desítek let bude jistě aspirovat na pozici náhradníka současných pohonných systémů, bude však záležet na požadavku snižování množství výfukových plynů a do značné míry také na stoupající ceně ropy. I přes rychlý vývoj bude ovšem kilometr ujetý na vodík dražší než dnešní nafta nebo benzin.

Hybridní pohony

Vzhledem k náročnosti všech alternativních pohonných systémů, ať už z pohledu efektivity, výkonnosti nebo rentability, je jejich masivnější používání v nedohlednu. Stále častěji se však objevují pokusy o aplikaci hybridního pohonu a lze předpokládat, že jich v blízké budoucnosti bude dále přibývat. Principem je využití dvou agregátů ve vozidle současně, kdy klasickému spalovacímu motoru pomáhá ekologičtější elektromotor. V závislosti na rychlosti vozidla, zrychlení a třeba stavu baterií je pak výkon rozdělen mezi oba motory. Cílem je dosáhnout dlouhodobě co možná nejvyšší úspory ve spotřebě paliva, což se již dnes z pohledu fungujících modelů celkem dobře daří a spotřeba u většího automobilu kolem 3 litrů na 100 km není nemožným požadavkem. Tím se samozřejmě omezuje i vznik nebezpečných výfukových plynů. Vzhledem k použití elektromotoru jako doplňkového systému nepotřebuje tak velké baterie, čímž se zároveň snižuje hmotnost vozu a požadavky na neustálé dobíjení, jelikož se baterie mohou nabíjet i během jízdy. Tato kombinace odsouvá do pozadí i další neduhy „konkurenčních“ řešení – např. nižší výkon. Dva jsou víc než jeden a vhodnou kombinací lze docílit nejen úspory na straně jedné, ale i slušného potenciálu na straně druhé.Vysoká pořizovací cena těchto vozidel však zatím zůstává překážkou v masovějším rozšíření a dokud běžní zákazníci nebudou nuceni hybridních pohonů využívat (např.restrikcemi při vjezdu do městských center), zůstanou pravděpodobně u tradičních spalovacích systémů, dokud to jen půjde. Jako mnohem účinnější způsob snižování emisí z automobilismu se namísto exotických paliv nejspíše ukáže kvalitní koncepce městské a dálkové hromadné dopravy.

I přes rychlý vývoj bude ovšem kilometr ujetý na vodík dražší, než je dnešní nafta nebo benzin. Pokud dojdou zásoby ropy a ustane její těžba, současně s tím se budeme muset poprat i s nedostatkem LPG. Z ropy pochází přes 40 % veškeré světové spotřeby energie a v dopravě je tento podíl dokonce přes 90 %. Černé zlato se však používá i v mnoha dalších odvětvích. Výroba plastických hmot je bez něj nemyslitelná, stejně jako zemědělství, které by se bez hnojiv a pesticidů obešlo jen velmi těžko. Ať už ukážete na téměř kteroukoli věc ve vašem okolí, můžete si být jisti, že byla vyrobena za přispění ropy. Okamžitý nedostatek této cenné suroviny by znamenal fatální dopad na ekonomiku celého civilizovaného světa. Výroba vodíku se stejně jako výroba elektrické energie nakonec neobejde bez nečistých procesů.

VYUŽITÍ ALTERNATIVNÍCH POHONŮ V PRAXI

Karty na trhu automobilů jsou rozdány zcela jednoznačně. Alternativní pohon je díky vyšší vstupní ceně používán méně, než by si mnozí přáli, a spíše než v individuální dopravě se s ním můžeme setkat u autobusových linek. Městské radnice z celého světa jsou ochotny investovat do životního prostředí a díky mnoha najetým kilometrům za den je rentabilita v takovém případě daleko pravděpodobnější. Kromě propan- butanu se nejčastější alternativou stává zemní plyn, pro který hovoří zejména jeho cena. Autobusy mají oproti osobním vozům navíc nespornou výhodu ve své konstrukci, neboť střechu lze využít jako vhodný prostor pro umístění dostatečného množství palivových nádrží. Silnice v šedesáti zemích světa v současné době brázdí více než tři miliony vozidel na zemní plyn. V České republice narazíte na ekologickou městskou dopravu třeba v Havířově, Frýdku-Místku nebo Prostějově. Alternativní paliva mají bohužel celou řadu negativ, která dosud brání jejich masivnějšímu rozšíření.

Za pomoci rostlinných materiálů je možné vyrobit jakousi náhradu klasických fosilních paliv. Zejména rostlinné oleje jako řepka nebo sója mohou být přeměněny na bionaftu, kterou lze přimíchat do normální nafty nebo využít i v čisté formě. Dále cukrová řepa a obilniny mohou být prostřednictvím procesu fermentace přeměněny na bioethanol, využitelný jako samostatné palivo nebo jako příměs benzinu. Snahy do budoucna směřují zejména na přeměnu slámy a některých dalších odpadů na biologické bázi. Hlavní nevýhodou všech biopaliv je však nedostatek ploch, kde by se rostliny daly pěstovat, nehledě na fakt, že by okamžitý přesun zemědělských kapacit čistě na výrobu biopaliv způsobil potravinovou krizi. Nařízení o míchání klasických paliv s biopalivy se v Evropě ukazuje jako politické gesto bez zřejmého ekologického dopadu. Naopak v zemích, kde není problém vyrábět biopaliva ve velkém z cukrové třtiny, která je k tomu díky obrovskému obsahu cukru ideální, se na ně už dávno jezdí i bez vládních norem. Protože se to prostě vyplatí.

Nejčtenější