Solárně na zemi, na vodě, i ve vzduchu

MARTIN W. KIML  |  Technika
Solárně na zemi, na vodě i ve vzduchu

V poslední době vzniklo mnoho průkopnických projektů, které měly dokázat, že se civilizace obejde i bez ropy, jen s energií, kterou nás denně zalévá naše Slunce. Jakou naději na skutečné uplatnění ale mají dopravní prostředky – lodě, letadla nebo dokonce vlaky – poháněné jen jeho silou?

Kam oko dohlédne, jenom lesknoucí se vodní plocha. Slunce praží jako šílené a svým odrazem od mořské hladiny oslepuje. Je sice vedro k zalknutí, ale posádka lodi si rozhodně na slunce nestěžuje. Jak také jinak, když právě slunce dodává energii tolik potřebnou pro překonání zbývajících 20 000 kilometrů. Píše se rok 2010 a expedice je přibližně v půlce své cesty. Všichni mají ještě hodně práce před sebou.

Když před více než rokem, tedy na jaře 2009, vznikaly pomocí digitálního prototypování z dílny softwarového giganta Autodesk modely budoucího katamaránu, nebylo vůbec jasné, jestli tahle přelomová akce vyjde. Teď už je ale jasno. První loď na cestě kolem světa poháněná sluneční energií, důkaz toho, že trvale udržitelné zdroje energie nejsou pouhou utopií, funguje. A nejen na vodě, ale i na silnicích, na kolejích a ve vzduchu. Slunce má totiž energie opravdu na rozdávání.

PlanetSolar

O co v projektu firmy PlanetSolar jde? Základ tkví v tom, že dva muži usednou na katamarán, jehož pohon tvoří energie získávaná pomocí obřích solárních panelů umístěných na horní palubě lodi, a vyrazí na dobrodružně- osvětovou cestu kolem zeměkoule. Jde tedy o to, obeplout planetu pomocí tiché, čisté a levné energie a rozproudit tím další debaty a podnítit nové, ještě lepší a větší projekty zabývající se využitím trvale obnovitelných zdrojů.

Cílem je podpořit úsilí zaměřené na podporu hybridních technologií u aut, důležitý je podle organizátorů hlavně vliv na změnu myšlení lidí. Katamarán by mohl být vzorem pro vědce a vývojáře v mnoha oblastech, jako například ve vývoji různých kompozitních materiálů a konstrukcí, ale také materiálů pro výrobu a skladování fotovoltaické energie. „Naše společnost je závislá na fosilních palivech, jejichž zásoby jsou velmi omezené a které mají měřitelné negativní vlivy na zemskou atmosféru.

V kontextu poznatků o působení skleníkových plynů je třeba neustále pracovat na větší šetrnosti k životnímu prostředí. Vždyť i rostoucí ceny ropy jsou důkazem, že je nejvyšší čas naplno ukázat možnosti a potenciál obnovitelných zdrojů energie, které nahradí dosud používaná paliva. Právě akce, jako je naše cesta kolem světa, zlepšují povědomí o obnovitelných zdrojích nejenom u odborníků, ale i u široké veřejnosti,“ vysvětlují své základní pohnutky organizátoři celé této monstrakce ze společnosti PlanetSolar.

Pro lodě se spíše než čistě solární nabízí možnost kombinovaného solárně-větrného pohonu. Jako v případě projektu superjachty Soliloquy.

Odřídí to prezident

Projekt lodi, na které bude možné obeplout celou zeměkouli jenom pomocí solární energie, se jistě zrodil už v mnoha hlavách. Ten zřejmě první uskutečněný (to samozřejmě ukáže až příští rok) se ovšem vylíhl v hlavě prezidenta v Německu sídlící společnosti PlanetSolar Raphaela Domjana. Je zapáleným zastáncem čisté energie a trvale obnovitelných zdrojů. „Již Jules Verne předpokládal, že člověk bude schopen jednoho dne buď všechno zničit, nebo naopak všechno zachránit. Vyčerpání zásob fosilních energetických zdrojů a klimatické nerovnováhy způsobené jejich využíváním nás nutí přehodnotit, jak bude naše společnost dále fungovat. Tahle situace je paradoxně velkou příležitostí pro celou civilizaci.

Soliloquy

Používání nových technologií a naše výzkumy a znalosti o zlepšení energetické účinnosti a podpoře obnovitelných zdrojů energie, to je pravá cesta k dalšímu trvání naší civilizace. PlanetSolar chce ukázat, že jsme schopni změny, že řešení existují a že ještě není příliš pozdě. Budoucí generace na nás spoléhají, naše volba je budoucností lidstva.“ Zároveň je Raphael Domjan i mužem činu, takže místo řečnění začal velmi záhy i konat. Navíc je dobrodruh, takže od prvního okamžiku mu bylo jasné, že budoucí solární plavidlo musí i sám řídit. Právě tento sedmatřicetiletý úspěšný podnikatel spolu s legendárním mořeplavcem a bývalým europoslancem Gérardem d‘Aboville budou jediní dva členové posádky.

Dlouhá cesta

Vyřešit, kudy povede cesta, nebylo složité. Vzhledem k tomu, že loď je poháněna slunečními paprsky, těžko může plout například severním Atlantikem, kde je slunce větší část roku zakryté mraky. Trasa tedy bude velmi zhruba kopírovat rovník, kde slunce svítí největší část dne a samozřejmě i nejsilněji – 40 tisíc kilometrů dlouhá cesta by měla být překonána za přibližně 120 dní, průměrná rychlost katamaránu nepřesáhne 10 uzlů, tedy asi 19 kilometrů za hodinu. Start proběhne pravděpodobně v Marseille.

Během první etapy posádka se svou ultramoderní lodí překoná Atlantický oceán a dopraví se do New Yorku. Dále podél východního pobřeží Spojených států do Miami, přes Karibik do Panamského průplavu, podél západního pobřeží do San Franciska a na dlouhou cestu přes Tichý oceán do Austrálie. Pak Singapur, přes Indický oceán do Abú Dhabi, Dubaje, skrz Suezský průplav do Středozemního moře a zpátky do Francie. Ve všech městech, kde se nepřehlédnutelná loď zastaví, proběhnou samozřejmě různé doprovodné akce.

Ty budou směřovat především ke zviditelnění obnovitelných zdrojů energie a propagaci všech ekologických idejí, na jejichž základě je výprava organizována. Itinerář se ovšem ještě může změnit. Vzhledem k situaci v oblasti Indického oceánu a Rudého moře, kde nikdo cestovatelům nezajistí, že je nepřepadnou piráti, přichází v úvahu i varianta B, která v sobě zahrnuje velmi těžkou a nebezpečnou cestu kolem mysu Dobré naděje. Zajímavé také bude, jak se na posádku ekologického katamaránu budou tvářit v Dubaji a Abú Dhabi, kde ropa stále znamená největší ekonomický přínos.

Design solárního automobilu dává tušit, že si solární osobní auto ještě dlouho nekoupíme.

Kolejnice duní a pára nad vlakem nestoupá

Dopravních prostředků, kolem kterých se nevznáší neustále oblaky smrdutého kouře, protože využívají energii dodávanou sluncem, se v poslední době objevuje spousta. Tedy jejich prototypů. Auta na solární pohon už dnes prakticky nikoho nepřekvapí, i když zatím je jejich praktické využití v běžné dopravě spíše zbožným přáním fantastů. Jak jsme se mohli dočíst výše, připravuje se i solární loď. Ale co ostatní prostředky? Vlaky například.

Takový solární vlak by mohl vozit stovky lidí najednou bez potřeby pálit drahou a smradlavou ropu a výrazně se tak zasloužit o zlepšení stavu životního prostředí. Navíc právě vlak má všechny předpoklady pro to, aby dokázal využívat solární energii beze zbytku. Třeba místa, kudy koleje procházejí. Vlak jedoucí ze západního na východní pobřeží USA má jistotu, že na nějaké slunce vždycky narazí. Navíc tím, že dráha je jasně daná, protože vlak trasu změní, jenom pokud vykolejí, odpadá nutnost montovat na něj těžké a rozsáhlé panely. Ty můžou být rozmístěné podél tratě.

A přesně tohle vědí inženýři a výzkumníci pracující na projektu společnosti Solar Bullet, která před několika týdny představila hodně ambiciózní projekt vysokorychlostního vlaku spojujícího města Tucson a Phoenix. Vzdálenost 190 km, která obě zmíněná města dělí, by měla být překonána za pouhou půlhodinku, protože rychlovlak se má pohybovat rychlostí kolem 355 km/h. A to všechno pouze pomocí energie dodávané ze solárních panelů tvořících jakousi stříšku nad tratí. Energii si vlak odebere z pevně namontované stříšky a není nutné drahými panely pokrývat střechu lokomotivy a vagonů.

Momentálně probíhají jednání společnosti s místní samosprávou tam, kudy by měl vlak prosvištět. Jednání jsou dlouhá a složitá a není se čemu divit. Většinu potenciálních zúčastněných zatím odrazuje jedna drobnost. Totiž předpokládaná cena projektu. Ta by se měla na základě předběžných a podle mnohých odborníků dokonce podhodnocených odhadů pohybovat kolem 27 miliard dolarů, což je na tak krátkou, v amerických měřítkách prakticky lokální dráhu, opravdu pořádný ranec peněz.

PlanetSolar má na své cestě kolem světa především propagovat solární energii, proto má kromě
rekordní cesty naplánováno také mnohem menší „evropské turné“.

„Já bych k tomu řekl jen to, že pokud plánujete, plánujte ve velkém. Pokud sníte, sněte ve velkém,“ vyjádřil se k částce Gary Hayes, výkonný ředitel asociace regionální dopravy, kterou projekt zaujal a rozhodně se s ním nechce, přes jeho vysokou cenu, rozloučit. Další stranou mince jednoznačně hovořící pro projekt je fakt, nad kterým se nedávno pozastavil prezident Barack Obama. Spojené státy totiž prakticky nemají rychlovlaky!

Existuje sice několik koridorů, kterými se rychlostí až 260 km/h prohánějí vlaky Acela postavené společností Bombardier a provozované firmou Amtrak, ovšem problémy s touto dopravou jsou velmi podobné těm našim s pendolinem. Vlaky samy o sobě jsou rychlé, ovšem dráha a celkově infrastruktura je nedostačující. Vlaky tak své maximální rychlosti využijí pouze asi na 20 % tratě, po které jezdí. Zdá se to až neuvěřitelné, že v tak obrovské zemi ještě nikoho nenapadlo, že nejrychlejší a zřejmě i nejlevnější dopravní prostředek na dlouhé vzdálenosti kromě letadel je právě rychlovlak.

Je to podobné, jako když ještě před několika málo lety, v době, kdy prakticky každý Evropan, o Japoncích nemluvě, měl mobilní telefon, v USA mobilní sítě prakticky nefungovaly a rozšířené byly nepraktické a zastaralé pagery. Že by tedy silná lobby provozovatelů greyhoundů? Další plus pro projekt solárního rychlovlaku je fakt, že vlak pro svůj pohyb vlastně tolik energie nepotřebuje. Na delší vzdálenosti si sice vezme hodně energie při rozjezdu, potom už ale jede v podstatě setrvačností.

Arizonský projekt firmy Solar Bullet ale není jediným ambiciózním plánem na solární rychlovlak. S podobným nápadem přišel i jistý Stu Baurmann, Texasan se zálibou v ekologicky čistých projektech. Drobným problémem se ale v tomto případě jeví fakt, že Baurmann nemá kromě nadšení prakticky žádné předpoklady takový projekt zrealizovat. Není bohatý, nemá pro stavění vlaků na solární pohon naprosto žádné vzdělání, nestojí za ním žádný texaský pracháč.

Baurmann prostě na internetu založil tzv. open source projekt, tedy projekt, na kterém se může podílet prakticky kdokoli. A jak je známo, víc hlav víc ví. Na první pohled se jeho snaha může jevit jako obyčejné plácnutí do vody. Můžeme se mu možná i posmívat. Ale co kdyby? Už několikrát lidé dokázali, že něco vymyslet, postavit, zrealizovat nemusí nutně znamenat utratit miliardy.

Ono totiž opravdu platí, že když dáme hlavy dohromady, může se povést i nemožné. V porovnání s ostatními dopravními prostředky to právě v případě vlaků vypadá na opravdu reálnou šanci, že by mohly v blízké budoucnosti být poháněné solární energií. Výhody v tomto případě jasně převažují nad nevýhodami, na rozdíl od lodí, o autech a letadlech ani nemluvě. Ovšem pořizovací cena je stále tak vysoká, že si budeme muset ještě nejspíš chvíli počkat.

I létat se dá na slunce

Zní to možná pro nezasvěcené až neuvěřitelně, ale počátky snah pohánět letadla pomocí solární energie sahají až na úplný začátek sedmdesátých let dvacátého století. Nejdřív to samozřejmě byly malé lehké modely. Jedním z průkopníků solárních letadel byl Paul B. MacCready, americký letecký inženýr, legenda ve svém oboru a mimo jiné i první člověk schopný sestavit letadlo poháněné pouze lidskou silou, které se dokázalo delší čas udržet ve vzduchu. To se mu podařilo v roce 1977.

Gigantická křídla letadla projektu Solar Impulse v porovnání s jeho nosností dávají tušit, že přes solární pohon cesta k levnější letecké dopravě nevede.

O dva roky později dokonce jím zkonstruované letadlo poháněné lidskými silami překonalo průliv La Manche. V roce 1980 ovšem MacCready sestavil letadlo, jemuž dal název Gossamer Pinguin. Poháněno bylo solárními panely a prvním pilotem se kvůli své nízké hmotnosti stal konstruktérův třináctiletý syn Marshall. O rok později už vznikl Solar Challenger, který ve vzduchu vydržel 5 hodin a 23 minut, za které zvládl přeletět z Francie do Anglie. To byl začátek létání na solární energii. A jaká je přítomnost? Na letounech poháněných sluneční energií pracuje usilovně několik různých týmů z celého světa.

Historie využití sluneční energie

Solar Impulse

Například projekt Solar Impulse, který byl odstartován již v roce 2003 pod patronátem Evropské komise za technické podpory Evropské kosmické agentury a švýcarského technologického institutu ETH, by měl fungovat a sloužit už za dva roky. Sedmdesát metrů dlouhá křídla jsou poseta solárními články. Nebude to žádný rychlík – 70 km/h je na letadlo opravdu dost málo. Vedoucím tohoto evropského projektu je Bernard Piccard, proslulý svou cestou v balonu bez zastávky kolem světa z roku 1999. Dalším nadšencem solárních letounů je například letecký konstruktér Eric Raymond, který představil svůj lehký solární letoun Sunseeker I již v roce 1990. Několikrát s ním přeletěl celé území USA. Nyní se opět objevuje na scéně s notně vylepšenou verzí Sunseeker II.

Momentálně si se svým letadlem, na první pohled připomínajícím větroně, poletuje nad Evropou a předvádí, co Sunseeker II všechno umí. Vidět ho mohli už Italové, Slovinci, Rakušané a Švýcaři. Jenže při současné technologii výroby solárních panelů nijak zářná budoucnost solární letadla nečeká. Dobře je to vidět na projektu Solar Impulse. Sedmdesátimetrová křídla kvůli dopravě jediného člověka? To je opravdu přepych. Ovšem jinak to nejde. Plocha, kterou panely pokrývají, prostě musí být tak veliká a každá další zátěž by znamenala i zvýšení plochy panelů.

Jednoduše řečeno, v současnosti jsou solárně poháněná letadla stále, a to i po skoro čtyřiceti letech od prvního pokusu, ve fázi prototypu. Piccard možná obletí za dva roky v solárním letadle Zemi, ovšem že by se sluneční energie dala využít při přepravě většího množství lidí nebo těžších nákladů, je momentálně nemyslitelné. A to už vůbec nemluvíme o rychlosti letu –70 km/h jako v případě Solar Impulse. Kdo by chtěl létat touhle šnečí rychlostí. Jednou z hlavních předností letadel je přece jejich rychlost. Pokud bude doprava z bodu A do bodu B rychlejší autem, nikdo se do letadla nepohrne.

Nadějná vzducholoď

Letadla na solární pohon se zdají být při současné technologii slepou uličkou. Tolik prostoru, kolik solární panely potřebují pro správné fungování, na trupu letadla prostě není. Po obloze se ale nepohybují pouze letadla. Jak je tedy možné, že konstruktéry nenapadlo využít jiných létajících dopravních prostředků, které již na první pohled nabízejí pro využití solární energie mnohem lepší podmínky? Co třeba vzducholodě? Plocha, kterou je možné pokrýt panely, je totiž o hodně větší než u letadel, navíc je vzducholoď lehčí než vzduch, čímž se výrazně snižují požadavky na množství elektřiny.

Zřejmě to si řekli francouzští inženýři a studenti technické univerzity a vrhli se na vývoj malé vzducholodě, jakéhosi modelu, na kterém lze ověřit možnosti fungování solárního pohonu. Nejedná se samozřejmě o žádnou žhavou novinku. Vědci a inženýři se touto možností zabývají již delší dobu. Před několika lety se například firma US Ovonic ve spolupráci s leteckým gigantem Lockheed vrhla na vývoj revoluční technologie, fólie z plastu potaženého amorfním křemíkem, kterou lze zmačkat a zase narovnat, aniž by ztratila funkčnost.

Tento materiál chce firma využívat jako zdroj energie pro motory stratosférických vzducholodí. Problémem je ovšem zatím velmi nízká účinnost, pohybující se kolem 5 %. Podobný výzkum probíhá například i na Torontské univerzitě, kde vyvinuli technologii umožňující jednoduše nastříkat solární články na jakýkoli povrch včetně textilie. Účinnost se má údajně pohybovat až kolem 30 %. Prostě solární panely ve spreji. Problémem této technologie je zatím velmi vysoká cena. Navíc se po obou projektech jakoby slehla zem, takže se zřejmě žádný pokrok nekoná.

Cíl: La Manche

Abychom se ale vrátili k francouzským studentům a inženýrům a jejich současným pokusům. Ti totiž na rozdíl od svých konkurentů již vylezli z laboratoře a vrhli se přímo na vývoj prototypu. Jejich neztužená vzducholoď je 22 metrů dlouhá, vyrobená z nylonu a polyuretanu, pružné solární panely umístěné na horní straně jsou schopné vyrobit 2,4 kilowattu, což by podle vývojářů mělo stačit na překonání Lamanšského průlivu, první mety výrobců.

Projekt Sol’R, jak se celá legrace jmenuje, neslibuje žádnou závratnou rychlost; 40 km/h opravdu není žádný fofr. Jedná se ale o první vlaštovku, takže nemůžeme čekat nějaké zázraky. První naplánovaná cesta má vést ve stopách Louise Blériota, guru všech dobyvatelů nebes, který v roce 1909 překonal jako první člověk v historii v letadle těžším než vzduch vzdálenost 35 km mezi francouzským Les Barraques a anglickým Doverem.

Raphael Domjan

Raphael Domjan

Mladý zakladatel a ředitel společnosti PlanetSolar je renesanční člověk. Ve svém životě už vyzkoušel spoustu rolí. Adrenalin je zřejmě jeho denním chlebem, protože výčet zaměstnání, která vystřídal, obsahuje takové položky, jako jsou řidič sanitky, vysokohorský průvodce, záchranář -specialista na nejrizikovější prostředí atd. Celý projekt PlanetSolar a vlastně všechno, co momentálně dělá, ovšem věrně kopíruje jeho celoživotní světový názor. Podle něj je největší výzvou, která před lidstvem stojí, snaha zachránit naši planetu před zhoubnými vlivy civilizačních výdobytků. Je třeba neustále nacházet a učit se využívat nové technologie, které nahradí ty současné, k životnímu prostředí necitlivé. Podle Domjana je především třeba neustále motivovat vědecké týmy na celém světě, aby pracovaly na rozvoji nových technologií, inspirovat lidi a ukázat, že i zdánlivě nemožné se při troše snahy může stát realitou. „Naše planeta si zaslouží lepší zacházení. Začali jsme se sami sebe ptát, jaké budou technologie zítřka, a zároveň jsme nabídli odpověď. Inženýři a vědci by měli být více motivováni k vývoji inovativních technologií, které inspirují lidi a ukazují, že dokážeme dosáhnout nemožného.“


Jak funguje solární panel?

Solární panel je tvořen fotovoltaickými články, které prostřednictvím fotovoltaického efektu mění světlo (elektromagnetické záření) na elektrickou energii. Jsou vyráběny z křemíku a antireflexní vrstva, která zajistí, aby co nejvíc energie zůstalo uvnitř panelu, je většinou napařený oxid titanu. Místo křemíku se experimentuje i s jinými materiály, například selenid mědi a india, sirník galia, galium arsenid atd. Žhavou novinkou je ale i vynález izraelských vědců, organický solární panel. Jedná se o geneticky vytvořené bílkoviny využívající fotosyntézu na výrobu elektřiny.

Solární panel

Vzducholodě namísto družic

Vzducholodě namísto družic

Sluncem poháněné stroje jen výjimečně zajímají i armádní agentury, jako je například americká DARPA. Takovou vzácnou výjimkou je v současnosti také několik projektů automatických stratosférických vzducholodí. Měly by v obranném systému USA zastoupit především sledovací družice, které se vznášejí buď příliš vysoko, nebo nad místem prolétají až příliš rychle. Protože taková HAA (high-altitude airship) by měla operovat ve výšce 18 kilometrů až jeden měsíc a sledovat při tom plochu o průměru 970 kilometrů. Vzhledem k tomu, že by tak dlouhá doba letu vyžadovala extrémní množství paliva, obrátila se pozornost konstruktérů firmy Lockheed právě ke sluneční energii. V tak vysokých letových hladinách, ve kterých se má vzducholoď pohybovat, už není možné, aby ji ohrozil nedostatek energie kvůli zatažené obloze. Nejvyšší oblačnost totiž zpravidla nesahá výše než do 13 kilometrů. Nad nimi jsou už jen noční svítící oblaka, která jsou už tak slabá, že nerozptylují ani světlo hvězd.


Jaké zpoždění podle vás bude mít solární expres? Hlasovat v anketě můžete zde

Nejčtenější