Za technologiemi zítřka
23. 4. 2008
Jak se vyrovnat s největším problémem současné civilizace – klimatickými změnami? Tato otázka současně představuje velkou výzvu pro průmyslové výrobce celého světa. Spolu s Michaelem se vypravíme na návštěvu jednoho ze čtyř světových výzkumných center průmyslového giganta – General Electric – v Garchingu u Mnichova. Bude nás bude zajímat, jak probíhá výzkum v oblasti alternativních zdrojů energie, jako jsou sluneční panely, nebo jak se hledají úspory ve vysokovýkonné elektronice. Dozvíme se, jak se určují nové oblasti pro výzkum perspektivních technologií, jak se získávají noví vědci i jak se vytváří strategie výzkumu, vedoucí k úspěchu. Poté se vydáme do závodu GE v rakouském Jenbachu, abychom nahlédli do sériové výroby ekologických zdrojů energie – tedy univerzálních plynových motorů, spalujících různé druhy plynů, jež umožní snížit emise CO2.
Michael Londesborough: Mapujeme problémy, které se týkají každého z nás – ať chceme nebo nechceme.
Jedním z těch nejpalčivějších je energie. Lidstvo jí za jediný rok spotřebuje více než sto tisíc miliónů (1,2 x 1011) MWh a tato spotřeba neustále roste.
Michael: Máme ji opravdu dost? Odkud budeme získávat energii v budoucnosti? A kolik to bude stát? Jak omezíme emise oxidu uhličitého z fosilních paliv? Tato plná nádrž nafty – to je část mé uhlíkové stopy, kterou zanechávám na naší planetě.
Uhlíková stopa je množství CO2 vytvořeného určitou lidskou činností.
Michael: Ceny paliv stále stoupají, ale přesto náš hlad po energii neklesá. Existují způsoby, jak můžeme svou uhlíkovou stopu omezit? Podíváme se tam, kde hledají řešení těchto otázek.
Michael: Jedu do Mnichova. Do výzkumného centra druhé největší firmy světa – General Electric. GE vydává obrovské prostředky na výzkum: loni to bylo 5 700 miliónů dolarů. General Electric nyní uskutečňuje novou strategii, kterou nazvali – Ecomagination. Je to reakce na požadavky na vyšší energetickou účinnost a na snižování emisí CO2.
Michael: I am now on my way to Garching, and I am about 20 km outside of Munich. I am going to see the GE scientists. And I´m hoping to get some answers to the questions, I was asking earlier.
Nyní směřuji do Garchingu a nacházím se asi dvacet kilometrů za Mnichovem. Navštívím vědce z General Electric. Doufám, že se mi dostane odpovědí na otázky, které jsem si kladl dříve.
Michael: One of the four Global Research centres from GE.
Jedno ze čtyř globálních výzkumných středisek General Electric.
Tak pojďte se mnou.
Už více než sto let je pro General Electric základem vysoká technická úroveň výrobků a služeb. Dnes se zaměřuje na převratné inovace v oblasti lékařských zobrazovacích metod, zpracování vody, detekčních a analytických systémů, nanotechnologií a také u nových druhů pohonů a přeměny energie.
Michael: V garchingském centru se věnují i sluneční energetice. Pomůže nám právě ona zmenšit naši současnou uhlíkovou stopu?
V každém okamžiku dopadá ze Slunce na Zemi 13tisíckrát víc, než spotřebuje lidstvo. Co kdyby budovy mohly tuto energii zachytit? Roku 1954 vznikl v laboratořích firmy Bell první sluneční článek. Tehdy se zrodil technický sen: …
Michael: … udělat ze Slunce nevyčerpatelný, obnovitelný, všudypřítomný zdroj energie.
V této laboratoři se věnují technologiím pro obnovitelné zdroje energie i decentralizovaným energetickým minisítím.
Michael: Právě probíhá testování výkonu slunečních panelů. Slunce tu zastupují výkonné výbojky. Teď jedeme na 1000 Wattů na každý čtverečný metr. To znamená podobně jako krásný letní den v České republice.
Mám také zajímavou mapu. Každá z těchto šesti teček je velká asi jako je Česká republika. Kdyby tuto plochu pokrývaly sluneční články, vyrobily by dost elektřiny pro celou planetu. Je taková představa reálná?
Joerg Stromberger, laboratoř hybridních systémů a obnovitelných zdrojů energie, GE Global Research: Současná celosvětová výrobní kapacita slunečních článků je bohužel mnohem nižší, než bychom pro uskutečnění takového projektu potřebovali. Teprve se objevují nové technologie, které by nabízely snadnější výrobu třeba formou nástřiku nebo tenkých vrstev.
Takovou vyvinula například kalifornská firma Nano Solar. Její světlocitlivá vrstva se nanáší tiskem na tenkou vodivou kovovou fólii. Právě nedávno výzkumníci z GE představili nový typ křemíkových článků, založených na nanodrátcích. Tyto články by mohly dosáhnout účinnosti až 18 procent, a přitom jejich výroba je levnější než u klasických článků. Slunce však svítí jen ve dne. Sluneční energetika proto musí vyřešit organizační a také politickou otázku, jak si získanou energii předávat napříč kontinenty i v rámci celé planety. Jiný problém je, jak vyrobenou energii uchovat. Třeba v podobě obřích supravodivých cívek.
Michael: V centru GE v Garchingu jsme se zamýšleli nad elektřinou i z hlediska jejího mnohem širšího využití pro nejrůznější pohony. Pohony, které mají vyšší výkony a přitom nižší dopad na životní prostředí.
Dietmar Toubier, laboratoř vysokovýkonné elektroniky, GE Global Research: Podle mě je to úplné plýtvání spalovat fosilní palivo pro pohon mechanických zařízení. Je mnohem lepší pohánět tato zařízení a stroje elektřinou, a tu vyrábět s vysokou účinností a ekologicky ve větrných, slunečních nebo vodních elektrárnách. A touto elektřinou pak pohánět cokoli na světě.
Tady je asi nejnázornější příklad: automobil. Spaluje benzín nebo naftu a přitom pouze čtvrtina energie z paliva se přemění na pohyb vozidla. A k tomu jsou tu ohromné emise. A vize podle GE: vozidlo, které jezdí s účinností 60 %. Elektřina se vyrobí v moderní tepelné elektrárně s účinností až 60 % a pak pohání elektromobil s účinností 90 i více procent!
Tranzistory a jiné polovodičové prvky známe jen jako maličké součástky elektrospotřebičů nebo dokonce mikrostruktury na čipech. Takto vypadá vysokovýkonový tranzistor na 4000 Voltů a 2000 Ampér. Tyto součástky z vývoje GE jsou určeny pro řízení velkých motorů, jaké pohánějí vlaky nebo velká čerpadla a kompresory. Není snad daleko vize třeba velkých námořních plavidel, zcela poháněných elektřinou, jejíž čistý zdroj si povezou sebou.
Michael: Řídit výzkum a vývoj v takovém gigantu, jakým je General Electric, vyžaduje kromě nezbytného přehledu současného stavu také umění předvídat, být schopen odhadnout ten pravý směr. I když mnohdy je to ošidné.
Dr. Carlos Haertel, ředitel GE Gloobal Research Europe: Vždycky zdůrazňujeme, že nejlepší technologie by neměli vybírat politici. Je to nebezpečné. Protože pokud se tím dopodrobna nezabýváte a nejste schopni vidět do budoucnosti, nemůžete tu technologii správně předpovědět.
Michael: Solární energie je určitě čistá a zelená. Zdá se, že vývoj technologií dnes už úspěšně překonává dosavadní námitky, že solární články jsou velmi drahé a málo účinné.
Podle všeho je už v dohledu doba, kdy si je budeme kupovat na metry jako třeba tapety.
Autoři: Vladimír Kunz, Michael Londesborough