Denně pracujeme s daty. A ať už pracovně, při studiu nebo ve svém volném čase strávíme mnoho času online. Před očima nám protéká obrovské množství dat a ani si neuvědomujeme, že i ta mají svou uhlíkovou stopu.

Datová centra neboli serverovny samozřejmě pro svůj chod spotřebovávají elektrickou energii. Zároveň se neobejdou bez klimatizace, protože je zde zapotřebí zajistit spolehlivý odvod tepla. A právě zde je příčina, proč i data mají svou uhlíkovou stopu. V rámci snah o uhlíkovou neutralitu však existují projekty moderních kolokačních datových center, která zavádějí nejmodernější technologie s cílem minimalizovat environmentální dopady svého provozu.

V těchto kolokačních centrech si společnosti mohou pronajmout prostor pro svá data, a tedy správu svých serverů takto outsourcovat. Tímto krokem si mohou zajistit přístup k nejmodernějším technologiím, jelikož o modernizaci se nemusí starat z vlastních zdrojů, ale delegují tuto činnost na provozovatele kolokačního centra. Součástí této modernizace je právě i implementace ekologicky šetrných procesů. Ty zahrnují zejména inovace týkající se recyklace odpadního tepla a vody, zadržování studených/horkých uliček a adaptivních řídicích systémů.

Kromě toho mohou společnosti díky moderním kolokačním datovým centrům získat lepší přehled o efektivitě a udržitelnosti svých digitálních operací. Mnohá datová centra nabízejí transparentnost plánů na snížení emisí uhlíku a snížení spotřeby energie, z čehož budou těžit všechny strany hodnotového řetězce. A například provozovatel těchto center Equinix poskytuje zprávu Green Power Report, která pomáhá zákazníkům sledovat pokrok v plnění jejich vlastních cílů v oblasti udržitelnosti.

Samořiditelná auta nejsou sice za rohem, ale jsou na dohled. Velké automobilky se předhánějí ve vývoji plně autonomních vozidel. Ale jak tuto technologii nejlépe využít?

Médiím učaroval příslib autonomních vozidel: jejich bezpečnost, pohodlnost a konečně i lepší ekologické charakteristiky. Ale jak už bývá, novináři i veřejnost přehlíží řadu důležitých otázek.

Panuje stále větší shoda v tom, že osobní elektrické autonomní vozy sice mohou zlepšit kvalitu ovzduší, ale dopravu ve městech jen zhorší. Například výzkumníci z Technické univerzity v Curychu přišli s razantním návrhem na zákaz všech osobních samořiditelných aut. Opírají se při tom o historické zkušenosti.

Přijďte se podívat na budoucnost dopravy

Jak budoucnost městské dopravy může vypadat se můžete v příštích dnech přesvědčit sami. Ve dnech 23. a 24. června totiž proběhne v Říčanech u Prahy konference Future City Tech, na které bude k vidění a především vyzkoušení i autonomní autobus společnosti Auve Tech (na jízdu se musíte registrovat).

Nesplněné sliby

Všichni si pamatujeme začátky „alternativních taxislužeb“ typu Uber a Lyft. Ty mimo jiné svého času slibovaly, že už v roce 2021 budou mít k dispozici celé flotily samořiditelných vozů. V důsledku slibovaly konec soukromého vlastnictví automobilů. Tvrdily, že v důsledku jejich obchodního modelu se sníží množství automobilů ve městech a uleví přeplněným městským ulicím a silnicím. Slibovaly trvale cenově dostupnou dopravu po městě a zvýšení využití veřejné dopravy. Slibovaly zisky pro investory a vytváření dobře placených pracovních míst (dokonce slibovaly i létající auta).

Nic z toho se ovšem nesplnilo. Nebudeme se věnovat všem bodům, to jsme udělali v tomto textu, ale zmiňme alespoň jeden: tým z Carnegie Mellon University při studiu dopadů služeb pro sdílené jízdy dospěl přes několika lety k závěru, že díky nim skutečně zřejmě ubývá jízd vozidel se studeným motorem. Ten pracuje méně efektivně než motor zahřátý a na ujetou vzdálenost tedy produkuje znatelně více emisí.

Ovšem tuto úsporu plně „vynahradí“ doba, kdy jsou sdílené vozy neobsazené. Část z ní řidiči jistě mohou stát s vypnutým motorem. Někdy ovšem také kouří a čekají na dalšího cestujícího. A samozřejmě také své cestující musí vyzvedávat.

Společnosti Lyft a Uber na základě svých zkušeností v šesti amerických městech v roce 2019 uvedly, že „deadheading“, jak se těmto „jalovým“ jízdám v jejich anglickém žargonu říká, tvoří zhruba 40 % ze všech kilometrů ujetých v rámci jejich služby. Výzkumníci z Carnegie Mellon odhadli, že jízda bez pasažéra vede ke zhruba 20% celkovému nárůstu spotřeby paliva a emisí skleníkových plynů ve srovnání se scénářem, kdy by všichni cestující jeli vlastními osobními vozidly.

Ve Spojených státech, kde služby rozšířily nejvíce, ve městech najezdily v posledních letech osobní vozy zhruba 9 miliard kilometrů navíc. Podle údajů již zmíněného curyšského týmu na každý kilometr, který vezou cestující, ujedou vozy těchto služeb v průměru 2,8 kilometru bez cestujících (měřeno v USA). Většinu této vzdálenosti přitom ujedou lidé, kteří by jinak využili veřejnou dopravu.

Cílem soukromým firem je vydělávat, nikoliv se starat o veřejné blaho. I když Uber nebo Lyft mohou třeba nabízet šetrnější jízdy či hromadnou dopravu, v první řadě chtějí nabízet vlastní řešení – tedy de facto individuální automobilovou dopravu. A jak se jasně ukazuje, osobní auta na ulicích měst jsou tedy prostě sama o sobě neefektivní, ať už mají řidiče nebo nikoliv.

Jiný přístup

Odborníci se domnívají, že autonomní vozy budu v řadě ohledů ještě větší problém než dnešní auta. Pokud se řidiči nebudou muset věnovat řízení, budou ochotni trávit ve svých vozech více času – a méně jim bude vadit, kolik ho prosedí v zácpách.

A to ještě nemluvíme o tom, kolik aut může jezdit po silnicích bez řidiče. Adam Millard-Ball z Kalifornské univerzity v Santa Cruz dospěl na základě modelu dopravy v San Franciscu k závěru, že autonomní vozy mohou zdvojnásobit počet aut na silnicích během dne. Pro řidiče bude prostě levnější nechat vozy jezdit po ulicích, než je nechat parkovat na placených stáních. Neregulované parkování zadarmo v centrech měst je vzhledem k počtu automobilů přitom naprostá utopie.

Technologie autonomního řízení tedy dopravu ve městech nezmění tak, abychom každý měli vlastní „byt na kolech“ s absolutním soukromím. Ale může výrazně pomoci ji zpříjemnit – a udělat obecně města lepším místem pro život. Její nasazení má potenciál snížit dopravní zátěž a dobu jízdy. Rozhodující je přitom integrace s veřejnou dopravou – a do veřejné dopravy.

Podle Mezinárodního dopravního fóra (ITU) by sdílené autonomní vozy „v kombinaci s vysokokapacitní veřejnou dopravou mohly ve středně velkém evropském městě z ulic odstranit 9 z 10 automobilů „. To by mohlo zkrátit dobu potřebnou k uskutečnění všech cest těmito sdílenými vozidly až o 30 % – jinak řečeno, cesty po městě by byly v průměru o téměř třetinu kratší než dnes.

Kromě snížení dopravních zácp ITU zjistila, že kombinovaná síť sdílené AV/vysokokapacitní veřejné dopravy může snížit potřebu parkování mimo ulice o 80 %, což „vytváří nové příležitosti pro alternativní využití tohoto cenného prostoru“.

Vozidla společnosti Auve Tech během zkoušky v estonském Tallinuu (foto Auve Tech)
Vozidla společnosti Auve Tech během zkoušky v estonském Tallinuu (foto Auve Tech)

Tři přísliby

Rýsují se tři velké oblasti, ve kterých může tato technologie pomoci. Jedním z klíčových cílů systému veřejné dopravy je zvýšit konektivitu, a to i v rámci měst a při dojíždění na první/poslední míli. To je důležité zejména ve velkých a hustě osídlených městech, kde je většina obyvatel závislá na veřejné dopravě.

V této oblasti mohou být důležité autonomní prostředky. Hlavní roli nebudou mít ovšem osobní vozy jako spíše autonomní autobusy či spíše „minibusy“ – už proto, že nedostatek řidičů je v posledních letech palčivý problém řadě měst, včetně těch českých. Nasazení autonomních autobusů tedy může zvýšit frekvenci spojů na těchto trasách.

Kromě provozu na pevných trasách mohou autonomní autobusy najít využití v nabídce různých dopravních služeb a aplikací založených na modelu „dopravy jako služby“. Spoje na vyžádání jsou optimálním způsobem dopravy v oblastech, které nejsou tradičně obsluhovány veřejnými autobusy, což může rozšířit dosah veřejné dopravy.

Autonomní vozidla jsou také schopna fungovat nepřetržitě, protože mají nízké nebo žádné prostoje. To pomáhá zlepšit dostupnost tím, že doplňují stávající síť veřejné dopravy a zlepšují propojení dopravní infrastruktury měst po celém světě.

Zlepšení by autonomní vozy měly přinést i v oblasti bezpečnosti. Vzhledem k tomu, že autonomní vozidla procházejí náročnými koly testování a jsou nastavovány globální bezpečnostní standardy pro zajištění bezpečnější navigace, studie ukázaly, že je pravděpodobnější, že bezpečnost na silnicích spíše zlepší, než zhorší.

Důvod je prostý: autonomní vozidla mohou výrazně snížit riziko lidské chyby, která je jednou z hlavních příčin dopravních nehod. Podle jedné komplexní studie o bezpečnosti silničního provozu byla lidská chyba jedinou příčinou 57 % všech nehod a nějak se podílela na více než 90 % těchto nehod.

Díky umělé inteligenci, analytice, pokročilým algoritmům, senzorům a různým technologiím autonomních vozidel nasazeným k zajištění přísného dodržování bezpečnosti během provozu je pravděpodobné, že samořízená vozidla sníží počet zranění a nehod, což by mimo jiné mělo mírně zvýšit i plynulost a rychlost dopravy.

Autonomní autobusy pravděpodobně připraví půdu pro udržitelnější městskou dopravu. Autonomní kyvadlovou dopravu na vyžádání si lze objednat předem nebo podle potřeby. Sníží se tak počet zbytečných jízd prováděných autobusy na pevných linkách nebo autobusy, které obsluhují oblasti s nízkou poptávkou.

Díky technologii propojených vozidel, která umožňuje informovanější řízení, by autonomní kyvadlová doprava mohla komunikovat s okolním prostředím prostřednictvím infrastruktury a jiných vozidel pro plynulejší jízdu bez častého brzdění a zrychlování. To může snížit emise uhlíku způsobené zbytečným volnoběhem na silnici a zpožděními způsobená dopravními nehodami.

Známky pro samořidiče

Je jasné, že auta se ještě nějakou dobu neobejdou na silnicích bez lidské pomoci a dozoru. Jejich dospívání k samostatnosti se dnes nejčastěji hodnotí známkováním, které připravila mezinárodní skupina odborníků na automobilovou techniku SAE. Samořídicí auta se známkují přesně opačně, než děti v českých školách: známka 1 je vyhrazena pro ty, co umějí nejméně, známka 5 je určena pro ty nejlepší (Což je pro zajímavost stejné jako v Estonsku či Turecku).

1: PODPORA ŘIDIČE

To je vůz, který řidiči pomáhá. Příkladem může být tempomat, který sám udržuje rychlost a odstup od vpředu jedoucího vozidla. Počítač v autě může mírně zasahovat do řízení na základě aktuální jízdní situace, konkrétně zrychlovat, zpomalovat, lehce zatáčet. Ovšem auto může vykonávat vždy jen jednu funkci, nikoli je kombinovat.

2: ČÁSTEČNÁ AUTOMATIZACE

Tomuto stupni se přezdívá „nohy z pedálů, oči na silnici“. Takový systém dokáže v podstatě totéž, co „jednička“, ovšem může zkombinovat několik činností najednou. Dokáže samo zároveň například zrychlovat a točit volantem. Řidič ale doslova nemůže spustit oči ze silnice, musí být vždy připraven okamžitě převzít řízení. Dobrým příkladem je systém automatického parkování.

3: PODMÍNĚNÁ AUTOMATIZACE

Na úrovni 3 už může počítač za určitých okolností úplně převzít kontrolu nad vozem. Nezvládne sice žádné složité situace, ale dokáže si poradit například na široké dálnici s dobře vyznačenými jízdními pruhy. Řidič nemusí mít ruce na volantu a ani nemusí sledovat silnici, ale stále musí být připraven na upozornění systému převzít řízení. Autopilot při jízdě po dálnici automaticky zrychluje, řídí, brzdí, a dokonce se i vyhýbá.

4: VYSOKÁ AUTOMATIZACE

Situace je přesně opačná než v případě stupně 3. Auto se většinou řídí samo, člověk musí zasáhnout pouze občas. Například pokud je velmi špatné počasí, husté sněžení apod. Důležité je, že auto si umí poradit i v případě, kdy vyzve člověka k převzetí řízení, ale ten nereaguje. Samo pak bezpečně zastaví.

5: PLNÁ AUTOMATIZACE

Stroj zvládá úplně všechny situace, volant není vůbec potřeba. Člověk jen nasedne a dá vědět, kam chce jet.

Německý start-up, který nabízí jednoduchý nákup solární elektrárny pro rodinné domy, získal od investorů 100 milionů euro.

Poptávka po „zelené energii“ v Evropě roste. A to nejen kvůli legislativě a rostoucím cenám energií, někteří zákazníci ji chtějí, a jsou ochotni si za ni připlatit. Už dnes se nabízí zájemců mnoho různých možností, ovšem skutečně si postavit na domě malou „solární elektrárnu“ není vždy úplně jednoduché.

Ale určitě ho lze zjednodušit. Přesně o to se snaží společnost zolar se sídlem v Berlíně, jejímž cílem je „demokratizovat přístup k zelené energii“. „Naším cílem je do roku 2030 zásobovat deset milionů domácností v Evropě solárním systémem nebo obnovitelnou energií,“ uvedl pro novináře šéf společnosti Alexander Melzer.

V tuto chvíli je dost „bohatá“ na to, aby se o to opravdu pokusila: v posledním kole financování totiž získala od investorů 100 milionů eur na další rozvoj. Firma to oznámila v tiskové zprávě.

Společnost zolar, kterou v roce 2016 založili Alex Melzer a Gregor Loukidis, je digitální platforma pro individuální solární řešení přizpůsobená potřebám moderních majitelů domů. Jednoduše řečeno vám nabízí e-shop, ve kterém si můžete jednoduše objednat panely na střechu na několik kliknutí.

Investoři vidí pro společnost Zolar a její solární řešení velmi velký trh: ze 16 milionů rodinných domů a dvojdomů v Německu jich 14 milionů stále nemá solární systém. Přesto jejich majitelé, stejně jako většina Němců, v současné době pravděpodobně usilovně přemýšlejí o alternativách ke konvenčnímu zásobování energií prostřednictvím plynu nebo ropy. Ať už kvůli ochraně klimatu nebo kvůli rostoucím nákladům na energie.

Společnost Zolar ale není ryze digitální byznys. Zajišťuje také řemeslníky pro instalaci panelů – a právě to představuje v současné době asi největší překážku další expanzi. Řemeslníků je příliš málo než, aby stačili zájem zákazníků po alternativních zdrojích energie.

Alexander Melzer, zakladatel a generální ředitel společnosti Zolar, chce podle serveru businessinsider.de tedy využít čerstvě nabytý kapitál k rozšíření stávající partnerské sítě. Ta v současnosti čítá 500 instalačních firem a firmiček; v roce 2025 už by jich mělo být tři tisíce. Do konce letošního roku také společnost zahájí „vzdělávací ofenzívu“ otevřením vlastního školicího střediska, které bude školit další kvalifikované instalační pracovníky.

Společnost zolar také pracuje na dalších produktech, například na systému řízení spotřeby energie pro domácnosti ovládaném aplikací. Aplikace společnosti bude rozšířena o systém správy energie a dynamický tarif elektřiny. Aplikace bude inteligentně řídit dodávky solární energie majitelům domů a zároveň maximalizovat jejich energetickou nezávislost a úspory nákladů. Bude například schopna rozpoznat nejvhodnější dobu pro nabíjení elektromobilu a automaticky spustit proces nabíjení. 

Na pozadí zvyšování podílu obnovitelných zdrojů probíhá dnes v elektrické síti boj o chybějící setrvačnost. Právě setrvačnost přitom pomáhá udržovat elektřinu ve vedení tak „kvalitní“, jak jsme zvyklí.

Staré přísloví říká, že žádný dobrý skutek nezůstane nepotrestán – a to platí v případě pro zavádění „zelené energie“ do sítě, poznamenal nedávno časopis The Economist.

Nejde přitom o všeobecně známou nespolehlivost a nepředvídatelnost výroben solární a větrné energie v porovnání s energií z fosilních paliv. Všichni už vědí, že bez skladovacích zařízení, jako jsou velké akumulátory, které by situaci vyrovnaly, síť s vysokým podílem obnovitelných zdrojů jde provozovat těžko. Tento všeobecně známý problém britský časopis ovšem na mysli neměl: zelená energie s sebou totiž přináší i další, na pohled méně zjevný problém.

Setrvačnost výhodou

I když nepochybně budeme většinu čtenářů pouze zdržovat něčím, co dávno ví, musíme na začátek připomenout, že dnešní elektrické sítě využívají střídavý proud. V celé síti se tedy s především danou frekvencí „přepínají“ oba póly. Ke změně dochází 50krát za vteřinu, tedy s frekvencí 50 hertzů (Hz). Dnes je standardem frekvenci sítě udržovat velmi přesně a spolehlivě, aby se na ni uživatelé mohli spolehnout a používat bez problémů i zařízení, kterému by velké výkyvy frekvence mohly škodit.

Frekvence by totiž „sama od sebe“ nevydržela. Jakmile se změní spotřeba elektřiny (a tedy i její množství v síti), automaticky se začne měnit i frekvence. Pokud elektrárny vyrobí více energie, než kolik lidé v danou dobu odebírají, přebytečná energie se přemění na kinetickou energii. Jinak řečeno, generátory v síti se začnou točit rychleji – a z toho plyne, že frekvence v síti začne stoupat.

Pokud naopak spotřebitelé odeberou ze sítě více energie, než kolik elektrárny dodávají, přemění se část kinetické energie několikatunových generátorů na energii elektrickou. Otáčky pak začnou klesat – a zároveň s tím dochází nutně ke snižování frekvence.

Samozřejmě, s touhle situací lze něco dělat: výroby zvýšit nebo snížit. Hlídat frekvenci v síti je tedy nepřetržitá práce. Ovšem dispečerům a dalším v ní pomáhá tzv. rotační setrvačnost. Jde úplně jednoduše o důsledek skutečné fyzikální setrvačnosti turbín tepelných (tedy jak těch na fosilní paliva, tak jaderných) a vodních elektráren. Mají takovou setrvačnost, že malé výkyvy v síti dokážou účinně vyhladit. (U větrných elektráren to bohužel neplatí, protože bývají připojeny přes AC-DC-AC měniče, čímž dojde z velké části ke zrušení mechanické vazby mezi generátorem a sítí.)

Dejte tam kolo!

Setrvačnost rotujících zdrojů tedy pomáhá stabilizovat celou síť. Čím méně je turbín, tím menší je „setrvačnost sítě“. Pokud se objeví nějaký problém (výpadek zdroje nebo například rozvodny) v době, kdy je setrvačnosti nízká, může způsobit větší než obvyklou odchylku frekvence.

A v některých zemích s velmi vysokým podílem obnovitelných zdrojů začíná nedostatek rezervy rotační setrvačnosti v síti být již dnes pro jejich operátory problém, kterým stojí za to se zabývat.

Rekordně nízké hodnoty setrvačnosti zaznamenal vloni sever Evropy. Dalším místem, které se bojí nedostatku rotační setrvačnosti v síti, je Velká Británie. Ta vyrábí přibližně 30 % elektrické energie z větru a slunečního záření. Právě ve velké Británii také dochází v současnosti ke zkoušce řešení, které by mohlo pomoci klasické elektrické generátory nahradit.

Dne 17. března přestřihla společnost National Grid ESO – firma, která, jak napovídá její název, provozuje elektrickou síť v zemi – pásku při otevření elektrárny, kterou poblíž Keithu v severním Skotsku postavila norská společnost Statkraft (specialista na obnovitelné zdroje energie). Setrvačná energie je v této elektrárně uložena v páru ocelových setrvačníků. Každý z těchto setrvačníků váží 194 tun a otáčí se rychlostí až 500 otáček za minutu.

Druhý závod společnosti Statkraft by měl být otevřen na podzim poblíž Liverpoolu. Místo velkých hmot, které se otáčejí relativně pomalu, se bude spoléhat na menší, které se budou točit rychle (1 500 ot./min.).

Oba přístupy obsahují přibližně stejné množství setrvačnosti a v kombinaci bude tato dvojice ukládat přibližně 2 % rotační setrvačnosti, která je v současné době potřebná k podpoře britské rozvodné sítě. To odpovídá setrvačnému příspěvku konvenční uhelné elektrárny. Provozovatel britské sítě National Grid ESO navíc plánuje později v tomto roce přidat další dva systémy, které postavila společnost Siemens, a tím ještě zvýšit svůj potenciál pro ukládání rotační setrvačnosti.

Další možností je nestavět nové setrvačníky, ale využití starší rotační hmotu. Jinými slovy, změnit stávajících elektrárny tak, aby místo k výrobě elektřiny sloužily pouze k ukládání setrvačnosti. Britský provozovatel sítě ověřuje tento nápad v bývalé plynové stanici v severním Walesu, která od roku 2021 funguje k „akumulaci rotační setrvačnosti“, abychom tak řekli.

Vystřídané střídače

Stavba velkých setrvačníků ovšem není jedinou možností, jak si s problémem poradit. Jak jsme krátce zmínili (v jedné závorce), ke stabilizaci frekvence sítě se nedá používat řada větrných elektráren. Ale lze postavit i větrné elektrárny (DFIG nebo elektrárny se synchronním generátorem), u kterých je přidáním vhodného řízení možné emulovat chování konvenčního zdroje.

Další možností je postupně přenést regulaci sítě úplně na jiné prvky. Všechny větrné či solární parky (ale třeba i baterie) využívají pro připojení k síti střídače, tedy polovodičová zařízení, která mění stejnosměrný proud na střídavý.

Střídače se obvykle dnes nastaveny tak, aby „šly za sítí“ (anglicky se říká „grid following“), tedy přizpůsobují se frekvenci v síti bez ohledu na její hodnotu. Řízení sítě zůstávalo na konvenčních elektrárnách. Toto „parazitování“ je možné, když solární a větrná energie tvoří jen malou část celkového výkonu sítě. S tím, jak jejich podíl roste, je to čím dál větší problém.

Střídače však mohou být navrženy tak, aby místo toho byly „konstruktivní“ – pomáhaly s řízením sítě (anglicky se říká „grid forming“). Jinak řečeno, jsou naprogramovány tak, aby se chovaly podobně jako konvenční elektrárny. Nic se v nich samozřejmě netočí, ale reagují v krátkém čase na výkyvy v síti a poskytují okamžitou výkonovou rezervu. Použití takových střídačů by mělo umožnit snadnou integraci mnohem většího množství větrné a solární energie do sítě.

Na trhu byly ovšem dosud spíše vzácností. Ale například v Británii, která dále počítá s rychlým rozvojem obnovitelných zdrojů, v lednu však energetický regulátor Ofgem podepsal technickou normu popisující tato zařízení přijatelnou pro výrobce i poskytovatele síťových služeb. Očekává se, že díky tomu dojde k nasazení „grid forming“ střídačů ve velkém měřítku už během několika mála let.

Vzhledem ke své ostrovní poloze je pro takový experiment velmi vhodné místo; britská síť je totiž opravdu do značné míry „ostrovní“ (tj. oddělená od zbytku Evropy). Případný úspěch by určitě podnítil zájem dalších podobných elektrických soustav sítě. Ať už jsou fyzicky ostrovní (australská, irská), nebo pouze metaforicky (například texaská soustava má z našeho pohledu velmi překvapivě jen málo spojení se zbytkem Severní Ameriky). Větší sítě v Severní Americe a Evropě budou situaci zatím bedlivě sledovat, ovšem spíše zpovzdálí.

Setrvačníky baterie neporáží

Využití setrvačnosti je starý nápad, který se v posledních desetiletí podařilo významně vylepšit. Zdálo se dokonce možné, že by si mohly najít jako svébytný druh baterie i v energetice. To byla myšlenka za založením společnosti Beacon Power.

Beacon Power vznikla v roce 1997 jako dceřiná technologické společnosti SatCon. V roce 2000 vstoupila na burzu. Tehdy se ještě profilovala jako firma, která měla poskytovat energetickou zálohu pro různé podniky či provozy. Setrvačníků, které by sloužila k vyrovnání dodávek elektrického proudu například pro citlivá zařízení, jimž vadí krátkodobé výpadky či jen výkyvy frekvence.

Firma využívala možností, které skýtaly technologické pokroky posledních desetiletí 20. století. Jejím produktem jsou vakuové komory, ve kterých velmi rychle točí setrvačníky z uhlíkových vláken na speciálních ložiscích s velmi nízkým odporem. Setrvačníky se mohou točit frekvencí několika řádově desítek tisíc otáček za minutu.

Postupně ale změnila zaměření. Začala se zaměřovat na regulaci frekvence a další síťové služby. Nemohla sloužit jako dlouhodobá záloha, na to setrvačníky nemají dostatečnou kapacitu, ale zato mohou velmi rychle reagovat na výkyvy v síti, krátkodobě je pomoci regulovat, než naskočí (nebo se odstaví) výkonnější zdroje s delší reakční dobou.

Beacon Power nakonec mohla své vize realizovat díky pomoci americké vlády. Získala grant ze stejného programu jako výrobce solárních článku Solyndra, která pak velmi neslavně zkrachovala (a tím dosti pošramotila pověst programu, který ale ve skutečnosti jako celek nebyl vůbec neúspěšný).

Vzestup a pád

V roce 2009 společnost získala 43 milionů grantových dolarů a začala ve státě New York stavět velkou „farmu“ se setrvačníky o celkovém maximálním výkonu 20 MW. Stavba se zpožďovala, a když byla hotova, americký trh s elektřinou byl jiný. Krize výrazně snížila poptávku po elektřině, ceny šly dolů, klesla cena paliv (v USA hlavně zemního plynu).

Na trh také přišly nové plynové turbíny s kombinovaným cyklem, které byly schopny reagovat výrazně rychleji na požadavky po změně výkonu. Ceny regulace frekvence a dalších tzv. podpůrných služeb v USA prudce klesly. Když firma konečně provoz spustila, byla v podstatě na desetině toho, co firma předpokládala ve svém finančním plánu.

Beacon Power měla potíže s realizací svého provozu, který se proti plánu výrazně prodražil, pád cen za její produkty jí pak podrazil nohy úplně. Firma mezi lety 2004 a 2011 prodělal celkem 174 milionů dolarů a v říjnu 2011 vyhlásila bankrot. Zdálo se, že další Solyndra je na spadnutí. Beacon Power Půjčka byla sice podstatně menší než na panely (cca 43 milionů proti cca 540 milionům), ale také šlo o politicky stejně „výbušný“ případ.

Nakonec však nebylo – alespoň pro politiky – tak zle. Firmu za několik měsíců koupila soukromá investiční společnost Rockland Capital, která se zavázala splatit 70 % dlužné částky. Dokonce poskytla kapitál na stavbu další farmy o stejném výkonu v Pennsylvánii.

Ovšem setrvačníky jsou stále lepší na papíře než v praxi, jak zjistil i Rockland Capital. Ceny za regulace frekvence zůstaly tak nízko jako po krizi. V roce 2018 se i Rocklad setrvačníkových farem zbavil a prodal je společnosti Convergent Energy + Power, a pak po dalších akvizicích skončily v portfoliu fondu Energy Capital Partners.

V provozu jsou podle posledních informací stále obě farmy, každý o maximálním výkonu 20 MW (ten ovšem mohou poskytovat jen po dobu několika minut). O dalším rozvoji se nemluví, firma podle všeho v podstatě pokračuje v provozu v podstatě… inu, setrvačností.

K pokrytí poptávky po bateriích bude zapotřebí široké škály materiálů na výrobu baterií. „Zlatou střední cestou“ mezi levným železem a drahým niklem by se mohl stát mangan, píše server IEEE Spectrum.

Většina automobilek touží vám (a zbytku světa) prodat elektromobil. Zároveň ovšem výrobci v posledních době řeší těžkou otázku: jak si zajistit dodávky materiálů nutných k výrobě elektromobilů. A to ještě ze zdrojů, které nenesou geopolitická rizika či etické stigma (tedy třeba materiálů vytěžených s pomocí dětské práce).

Výroba jednoho elektrického auta vyžaduje podle Mezinárodní agentury pro energii (IEA) šestkrát více kovů než výroba vozu se spalovacím motorem. Auta už nebudou spotřebovávat suroviny za provozu, ale při svém zrodu.

Ale které? Nezbytností bude nepochybně lithium a železo, to je jasné. V dalším sledu stojí však celá řada dalších kovů, o jejichž osudu není rozhodnuto. Jedním z nich je i relativně skromný a nenápadný mangan.

Špatné vzpomínky, světlá budoucnost?

Tento světle šedý, tvrdý, a přitom křehký kov, který je 25. prvkem periodické tabulky (mezi chromem a železem) považují za zajímavý například společnosti Tesla a Volkswagen. Doufají, že i díky němu mohou být elektromobily a jejich baterie dostatečně dostupné i pro běžného zákazníka. A to i přes neutěšenou historii prvního (a jediného) elektromobilu, který byl vybaven baterií s vysokým obsahem manganu: původního Nissanu Leaf.

Autoprůmysl ovšem bude v dohledné době potřebovat všechny baterie, které budou k mání. Vylepšené modely baterií s vysokým obsahem manganu by si možná na trhu mohly najít své místo, snad jako středně drahá varianta mezi lithium-železo-fosfátovou chemií v levnějších vozem a „prémiovými“ bateriemi bohatými na nikl ve špičkových luxusních a sportovních modelech.

Zájem o ně v poslední době pomohl probudit i Elon Musk při slavnostním otevření továrny Tesla Gigafactory v Berlíně. Když dostal otázku na to, jak vidí využití grafen v bateriích, nakonec od této vzácné formy uhlíku úplně odběhl a řekl: „Myslím, že zajímavý potenciál má mangan.“

Znovu tak upozornil na to, co už lze sledovat několik let: odklon výrobců od kobaltu a nyní i od niklu: „V konečném důsledku potřebujeme desítky, možná stovky milionů tun. Takže materiály používané k výrobě těchto baterií musí být běžné, jinak je nemůžete škálovat,“ řekl Musk.

Musk Iron Manem

Společnost Tesla potvrdila, že téměř polovina všech jejích vozidel vyrobených v minulém čtvrtletí již používá baterie bez niklu a kobaltu. Jak uvádí výroční zpráva Tesly, v Muskem vedené firmě se z LFP baterií stává běžná záležitost: „V současné době se baterie LFP používají ve většině našich standardních produktů pro vozidla a také v komerčních aplikacích pro skladování energie. Díky našim energeticky účinným motorům může Model 3 s baterií LFP stále dosahovat dojezdu 267 mil podle EPA.”

Podle přehledu trhu s elektromobily, který zveřejnila agentura Reuters, není Tesla ve své podpoře baterií LFP sama. Více než tucet společností údajně zvažuje, že v příštích třech letech postaví ve Spojených státech a v Evropě závody na výrobu bateriových článků LFP. A od té doby se změna bude pravděpodobně pouze zrychlovat.

Německá důvěra

V březnu 2021 na „Power Day“ společnosti Volkswagen generální ředitel koncernu Herbert Diess oznámil, že jeho společnost zachvátilo „bateriové šílenství“: Volkswagen má do roku 2030 postavit v Evropě půl tuctu gigatováren s celkovou kapacitou 240 gigawatthodin.

Volkswagen již staví továrny na elektromobily v americkém Tennessee a v Číně. Navzdory tomu, že jeho elektromobily se v Evropě prodávají více než Tesly, německá firma pod silným konkurenčním tlakem americké „elektromobilky“ především na čínském trhu. Globální gigant je proto odhodlán snížit náklady na baterie o polovinu u základních modelů a o 30 % u vozů střední cenové kategorie.

Aby toho dosáhl, představil Volkswagen univerzální „unifikovaný článek“, který může v rámci univerzální „kostry“ využívat různé druhy bateriové chemie. Diess uvedl, že přibližně 80 % nových baterií Volkswagen se obejde bez drahého niklu a kobaltu ve prospěch levnějších a hojnějších katodových materiálů – potenciálně včetně manganu. Jde baterie podobné těm, které jak Volkswagenu, tak Tesle dodává čínská společnost Contemporary Amperex Technology (CATL).

Mimochodem, agresivní snaha Volkswagen přesunout výrobu baterií na vlastní linky dosti zaskočila jeho současné dodavatele, tedy jihokorejské společnosti LG Energy Solutions a SK Innovation. Volkswagen se snažil situaci urovnat prohlášením, že dodrží stávající smlouvy na baterie.

Jak se vyhnout úzkému hrdlu

Proč tolik materiálů, typů a chemie? A proč mangan? Vše závisí na tom, co Musk a další odborníci uvádějí jako hrozící, limitující faktor urychlení revoluce v oblasti elektromobilů: pomalé tempo výroby baterií i těžby a produkce surovin pro jejich výrobu.

Musk v Berlíně uvedl, že svět bude potřebovat ročně vyrábět 300 terawatthodin baterií, aby mohl plně přejít od automobilů na fosilní paliva. To je stonásobek toho, co Tesla předpokládá, že dokáže vyrobit do roku 2030, a to i při vlastním masivním rozšíření kapacit.

Baterie s vysokým obsahem niklu (s jinak bezkonkurenčním hustotu energie a výkonem) v takovém objemu nebude možné v dohledné době vyrábět. Bude Jsou zapotřebí i jiných materiálů, i když to s sebou přinese určité výkonností kompromisy. „Čím více materiálů se bude dávat do baterií, tím lépe,“ řekl pro IEEE Spectrum Venkat Srinivisan, ředitel bateriového výzkumného centra ACCESS (Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science).

Výhody šedi

Mangan je hojně rozšířený, bezpečný a stabilní. Baterie s manganovými katodami se však výkony nepřiblíží bateriím bohatých na nikl. Kupci prvních vozů Nissan Leaf by o tom mohli vyprávět: Nissan, který neměl v roce 2011 žádné dodavatele ochotné nebo schopné dodávat baterie ve velkých objemech, byl nucen vyrobit vlastní baterie z oxidu manganičitého se specifickou strukturou (tzv. spinelovou).

Tyto energeticky „chudé“ baterie měly kapacitu pouhých 24 kilowatthodin, což vozu poskytovalo dojezd pouze necelých 120 kilometrů. Navíc se jejich vlastnosti rychle zhoršovaly, zejména teplejších oblastech světa, a zákazníci si začali stěžovat. (Nepomohlo ani to, že se Nissan auto nevybavil systémem, který by dokázal hlídat teplotu baterie.) Upravená baterie „Lizard“ z roku 2014 měla vyšší kapacitu 40 kWh, ale stále problémy s životností.

Zájemci o elektromobily ovšem vyžadovali výkon a dojezd, což zase znamenalo špičkové baterie s co nejvyšší energetickou hustotou. To znamenalo používat kobalt, který je obvykle vedlejším produktem těžby niklu a mědi a patří mezi nejdražší v bateriích používané prvky. Produkci kobaltu také dominuje Demokratická republika Kongo, která je spojována s dětskou prací v dolech a dalším porušováním lidských práv.

Jde to jinudy?

Automobilky hledaly, jak se kobaltu zbavit. Například General Motors a LG Energy Solutions dohromady vyvinuli „pytlíkové“ články Ultium s nikl-kobalt-mangan-hliníkovou chemií, která umožňuje snížit obsah kobaltu o více než 70 %.

Nový elektrifikovaný Hummer má díky nim celkovou kapacitu baterií 200 kilowatthodin, tedy dvakrát větší než největší baterie Tesly. Díky třem elektromotorům má mít maximální výkon tisíc koní (cca 745 kW) a dojezd přes 500 kilometrů. Tato baterie, která je zdaleka největší, jaká kdy byla do elektromobilu vložena, také přispívá k obrovské pohotovostní hmotnosti vozu: celkem 4 082 kilogramů. Na baterii z toho připadá 1 315 kg. (Vzhledem k tomu, že GM připravuje sériovou výrobu v Detroitu, může Hummer sám o sobě způsobit nedostatek baterií.)

Také se stále nejedná o auto zrovna lidové: cena začíná na zhruba 110 tisíc dolarech, tedy něco přes 2,5 milionu korun. A to je samozřejmě v USA, v Evropě bude ještě znatelně vyšší. Za to by zákazník měl dostat vůz s vysokou průchodností terénem, který dokáže zrychlit z 0 na 100 zhruba za 3 sekundy.

Elektrický pick-up odvozený od vozu Hummer (foto GM)
Elektrický pick-up odvozený od vozu Hummer (foto GM)

Stejně jako u nejlepších článků Tesly se v článcích GM používá pouze malé množství manganu ke stabilizaci struktury, nikoli jako hlavní materiál katody. To je zcela běžné: podle dat společnosti Umicore, která se zabývá těžbou a recyklací materiálů, se více než 90 % manganu těží pro výrobu železa a nerezové oceli a méně než 1 % jde do baterií.

Dalším oblíbeným katodovým minerálem byl nikl, jehož nabídka je rozmanitější než u kobaltu – ale na o tolik, jak se v posledních měsících ukázalo. Světové zásoby niklu se snižovaly již před únorovou invazí Ruska na Ukrajinu. Investoři a obchodníci začali být nervózní z možných zákazů nebo přerušení dodávek kovů z Ruska, které produkuje přibližně 17 % světové produkce vysoce čistého niklu. V březnu se ceny niklu prakticky přes noc zdvojnásobily a poprvé nakrátko překročily 100 tisíc amerických dolarů za tunu, což přimělo Londýnskou burzu kovů, aby během divokého nárůstu pozastavila obchodování.

Ke švédskému stolu!

Ze všech těchto důvodů (cenových, geopolitických, etických, bezpečnostních, strategických) – a také proto, aby se pojistil proti případné selhání toho či onoho přístupu – se autoprůmysl pouští do diverzifikace bateriových technologií. Místo jednoho chodu, který by mohl stačit a chutnat všem, se tedy dnes připravuje bufet s bohatým výběrem. Alespoň do doby, než nějaký budoucí nositel Nobelovy ceny přijde s něčím, co současné lithium-iontové články zcela nahradí.

Automobilky začínají opouštět i nikl – přinejmenším tedy, které se zaměřují na Čínu nebo na levnější elektromobily s menším dojezdem. Tesla, Volkswagen, Ford, čínské společnosti a další rychle přecházejí u běžných vozů na lithium-železo-fosfátové (LFP) baterie vynalezené v 90. letech a donedávna považované za de facto „zastaralou technologii“. Tyto baterie nevyžadují nikl ani kobalt, pouze větší množství železa a fosfátu. Musk potvrdil „dlouhodobý přechod“ na LFP pro základní vozy (včetně Modelu 3) nebo baterie určené pro skladování elektřiny v elektrické síti.

Baterie s vysokým obsahem manganu, o kterých Musk a Volkswagen mluví dnes s takovým zápalem, by také používaly méně niklu – a vůbec žádný kobalt. Zdá se, že by mohly být cenově dostupné: podle analytiků společnosti Roskill, kteří byli citováni na Power Day Volkswagnu, by tato technologia mohla vést ke snížení nákladů na katodu o 47 % na kilowatthodinu oproti konstrukcím bohatým na nikl. Volkswagen proto uvažuje o manganu jako o potenciálním řešení pro běžné modely, o LFP pro vozidla nižší třídy nebo trhy a o vysoce výkonných baleních na zakázku pro značky jako Porsche, Audi, Bentley nebo Lamborghini.

„Chápu logiku, že pokud se podaří dosáhnout rozumné hustoty energie, stane se mangan takovým mezistupněm,“ řekl Srinivisan pro IEEE Spectrum. Výrobci automobilů by mohli kompenzovat nižší náklady na manganové katody mírně zvětšenými bateriemi, aby se dojezd přiblížil vozům vyšší třídy.

Ještě v roce 2020 na Dni baterií společnosti Tesla vyjádřil Musk optimismus ohledně využití tohoto prvku: „Je relativně jednoduché udělat katodu, která je ze dvou třetin tvořena niklem a z jedné třetiny manganem, což nám umožní se stejným množstvím niklu vyrobit články s celkově o 50 % větší kapacitou.“

Zavádění vylepšených článků ale není přímočaré a jednoduché, jak ví nepochybně i Elon Musk. Který se například stále snaží uvést na trh svůj (dnes již notně zpožděný) velký válcový článek 4680. Baterie s vysokým obsahem manganu také stále ještě neprokázaly svou životaschopnost v běžném provozu. Ovšem gigantické rozměry překážek na cestě k elektromobilitě výrobcům automobilů nedávají jinou možnost než zkusit najít materiály, které „za hubičku“ umožní vyrábět šampiony mezi bateriemi.

LFP čili Lithium železo fosfát

Tyto články s vysokým obsahem železa byly jednu dobu považovány alespoň co se elektromobility týče tak trochu za “slepou uličku” kvůli nízké energetické hustotě. Na začátku roku 2021 stále tvořily méně než 10 % všech dodaných li-ion článků. Ovšem podle analytiků se množství do výrobků článků v druhé polovině roku 2020 meziročně zvýšilo několikanásobně, a další růst bude jen následovat. Mají totiž zásadní výhodu v ceně.

Tento typ článků nabízí kvůli použitým materiálům tedy nižší měrnou hustotu energie (100-160 Wh/kg) než články využívající dražší materiály. Na druhu stranu, mají vysoký měrný výkon. Nominální napětí je nižší a činí 3,2 V a nabíjí se na napětí 3,6 V. Mohou tedy poměrně přímočaře posloužit jako náhrada za klasické olověné akumulátory. Dnes je populární volbou pro uložiště energie, UPS a trakční použití obecně.

Jde o velmi stabilní baterii. Rozkládá se při teplotách kolem 270 stupňů Celsia. Při přebíjení, nadměrném vybíjení, zkratu, propíchnutí cizím objektem a podobně nezačíná rychle, jako tomu bývá u řady jiných dnes používaných typů. Ještě větší výhodou než zvýšená bezpečnost je ovšem malé zastoupení drahých materiálů a tedy nízká cena. To je hlavní důvod, proč její zastoupení na trhu neustále roste. Životnost se počítá na tisíce (2000-5000) cyklů a stárnutí probíhá za běžných teplot pomalu.

Čínská technologická společnost Baidu specializující se na vývoj internetových služeb a umělé inteligence spolu s výrobcem autonomních vozidel společností Pony.ai obdržely vůbec první povolení v Číně k poskytování taxi služeb zcela bez řidiče. Tyto první kompletně autonomní taxíky nyní zahajují provoz v Pekingu, informoval server ABC News.

Deset autonomních vozidel bez řidiče za volantem bude nabízet jízdu cestujícím ve vymezené oblasti čínského hlavního města o rozloze 60 km2. Společnost Baidu již v Pekingu i v jiných čínských městech službu autonomních taxíků s názvem Apollo Go provozuje, ale ty musí stále mít za volantem bezpečnostního řidiče.

Povolení udělená společnostem Baidu a Pony.ai jim nyní umožňují nabízet kompletně autonomní jízdy bez bezpečnostního řidiče za volantem, který by v případě nouze převzal řízení. Jiné autonomní taxi dle zákona přítomnost bezpečnostního řidiče vyžadují.

„Inteligentní jízda v Číně tímto oficiálně vstoupila do fáze ‚bez řidiče‘,“ říká ředitel bezpečnostních operací Baidu Wei Dong. „Představuje to také důvěru a schopnost autonomního řízení Baidu orientovat se ve složitém městském provozu a být podroben zkoušce veřejného použití.“

Uživatelé si v Pekingu budou moci přivolat tento kompletně samořídící taxík s pomocí mobilní aplikace Apollo Go, obdobně jako u služby Uber. „V budoucnu budou tato „vozidla bez řidiče“ poskytovat standardizované služby pro cestující na městských komunikacích a stanou se běžnou součástí každodenního života,“ dodává Dong.

Technologie autonomního řízení je velkým trendem v oblasti moderní a exkluzivní mobility. V budoucnu bychom se s ní však měli setkávat častěji i v běžných dopravních prostředcích. V rámci městské dopravy by totiž měla tato technologie umožnit prostředkům MHD téměř samostatně přepravovat cestující.

Jedním z prvních průkopníků této technologie je britský autobusový dopravce Stagecoach, který bude v ostrém městském provozu provádět testování prvních autonomních autobusů, uvedl server Smart Cities World.

Jednopodlažní autobusy značky ADL Enviro200 s elektrickým pohonem, které běžně jezdí po Londýně, nyní výrobce vybavil senzorovou a řídicí technologií s názvem CAVStar. Ta jim umožňuje jezdit po předem vybraných komunikacích, aniž by řidič musel zasahovat nebo přebírat řízení.

„V rámci pilotního projektu nazvaného CAVForth budeme tyto autonomní autobusy testovat v ostrém provozu, což nám umožní lépe zkoumat nové technologie, díky kterým budou samořídící autobusy ještě bezpečnější a efektivnější,“ řekl regionální ředitel společnosti Stagecoach Sam Greer.

Speciálně vyškolení řidiči na autonomní autobusy budou během testovacích jízd sledovat autonomní systém, zatímco „kapitán“ autobusu se bude pohybovat po salonu, hovořit s cestujícími o službě a odpovídat na jejich případné dotazy, čímž jim předvede, jak by mohla vypadat budoucí služba, kdy zaměstnanec bude moci opustit kabinu, zatímco řídit bude počítač.

Testování na silnicích ve Skotsku navazuje na úspěšné zkoušky ve skladech, testování na dráze a virtuální simulace, při nichž byly autobusy podrobeny zkouškám za účelem vyladění autonomních pohonných systémů.

„Zahájení testování v ostrém provozu je pro náš projekt autonomního autobusu milníkem. Je to významný krok vpřed na cestě k plnému spuštění první autonomní autobusové dopravy ve Velké Británii,“ dodal Greer.

Letecké taxi by se měly v nedaleké budoucnosti podílet na dopravě po městech, aniž by se u toho podílely na ucpaných ulicích a znečištěném ovzduší. V současnosti vznikají různé iniciativy, které se o takových alternativách a inovacích snaží informovat veřejnost. Za tímto účelem budou v anglickém městečku Coventry veřejnosti předvedeny ukázkové lety vzdušných taxíků, které si dle předpokladů do tří let budete moci objednat, informovala na svém serveru BBC.

„Jedná o startovní výstřel pro nový věk dopravy,“ uvedl mluvčí provozovatele ukázkové akce. Iniciativa v Coventry je prý „první světovou demonstrací plně funkčního uzlu pro elektrická vozidla s kolmým startem a přistáním (eVTOL), jako jsou letecké taxíky či autonomní nákladní drony“. Ty už mimochodem v současnosti létají a provádějí spoustu dodávek po celém světě.

„Je to ukázka, jak může pokročilá letecká mobilita snížit dopravní zácpy a znečištění ovzduší a podpořit bezuhlíkovou budoucnost,“ vysvětluje provozovatel. Vzdušné taxíky mají podle něj přijít velmi brzy, zhruba za dva roky je začnou provozovat přední společnosti.

Prototyp leteckého taxíku, který bude na této akci předváděn, si můžete blíže prohlédnout na webových stránkách výrobce.

Drony nad svými hlavami bychom v budoucnu měli rovněž vídat častěji, představují totiž efektivní nástroje, které pomohou a usnadní práci v rozličných případech a profesích. Nahradí například běžná doručovací vozidla a užitek naleznou i při práci policejních sborů.

„Drony jsou pro nás velkým přínosem, nabízejí nákladově efektivní a ekologický způsob, jak zlepšit činnost našeho policejního sboru a zajistit, abychom mohli veřejnosti poskytovat nejlepší služby v oblasti prevence kriminality,“ uvádí inspektor westminsterské policie Mark Colwell.

Plán zahustit vzdušný prostor drony a leteckými taxíky však vyžaduje přísně koordinovanou infrastrukturu a takové letecké taxi budou muset samozřejmě schválit vlády, než je bude možné uvést do bezpečného provozu.

Přímé zachycování uhlíku ze vzduchu je v současné době příliš nákladné. Londýnský start-up Brilliant Planet však tvrdí, že to nemusí platit bez výjimky. Jako důkaz předkládá svoji „přírodní technologii“, která dokáže oxid uhličitý likvidovat i ve velkém měřítku a přitom v porovnání s aktuálně známými technologickými postupy za výrazně nižší cenu. Podstatou nové technologie jsou květy řas namnožené v umělých jezírkách vybudovaných poblíž pouštního pobřeží, kam se posléze, když jsou „plné uhlíku“ ukládají.

Nový způsob eliminace oxidu uhličitého by měl podle jeho tvůrců umožňovat zachycení až miliardy tun uhlíku ročně. Má přitom téměř zanedbatelné energetické nároky a jeho cena se pohybuje kolem jedné desetiny současných konkurenčních technologií. Spoléhá totiž téměř zcela na přírodní procesy, k ukládání využívá levnou pobřežní pouštní půdu a má ještě vedlejší, ale rovněž významný benefit, protože průběžně odkyseluje mořskou vodu.

Jak řekl webovému portálu Climate Tech VC generální ředitel Brilliant Planet Adam Taylor, řasy jsou v podstatě účinnějším biologickým strojem pro zachycování uhlíku než stromy nebo rostliny, protože fotosyntéza probíhá na celém jejich povrchu.  Při vhodně nastavených podmínkách navíc rychle rostou a extrémně rychle se také množí.

To správné místo v poušti

Celý proces, s nímž přišel Brilliant Planet, vypadá poměrně jednoduše. Nejprve se vybere vhodné místo někde v neobývané pouštní krajině poblíž mořského pobřeží. Tým bioprospektorů pak začne filtrovat vzorky tisíců místních kmenů řas a vybere ty, které nejlépe vyhovují požadovaným kritériím na vázání CO2. Díky tomuto detailnímu průzkumu je zaručeno, že se nebude pracovat s žádnými zavlečenými druhy a že používaná řasa je již dobře přizpůsobena místnímu klimatu a podmínkám.

V následné fázi realizace se do moře nainstaluje soustava čerpadel, která budou přivádět mořskou vodu do řady tamtéž nainstalovaných nádob a jezírek, v nichž se budou množit vybrané řasy. Čerpadla se přitom instalují zhruba 2 až 3 km od břehu, aby mohla zachytávat čerstvější vodu, tedy chladnou a bohatou na živiny ze dna moře. Podle Brilliant Planet jsou tato čerpadla těmi energeticky nejnáročnějšími zařízeními celého systému, který přitom lze snadno připojit k jakékoli solární elektrárně v blízkosti.

V první fázi množení řasy zaplní čtyři jezírka, každé o rozloze 12 000 m2. Poté množení pokračuje. Společnost tvrdí, že je schopna vytvořit a udržovat optimální podmínky pro množení řas dlouhodobě.  Používá k tomu řadu nástrojů, například monitoring skládající se ze speciálních senzorů vlastní výroby, každodenní satelitní snímkování, veřejné zdroje předpovídání počasí a proprietárního softwaru založeného na simulaci biologických procesů na buněčné úrovni a také oceánského proudění. Při vyhodnocování dat nechybí umělá inteligence.

Jakmile jsou řasy zralé, jsou z největších jezírek pomocí jemných síťových filtrů sklizeny. Poté se suší na pouštním vzduchu, aby byla v další fázi jako vysušená slaná biomasa bohatá na uhlík uložena do mělkého pouštního úložiště, rozkládajícího se asi jeden až čtyři metry pod povrchem. Mezitím je odčerpaná a živin a kyselosti zbavená mořská voda vrácena zpět do oceánu a cyklus se opakuje.

Systém je zajímavý i tím, že na každou jednotku vody, která jím projde, se odkyselí ekvivalent 5,1 jednotky zpět na předindustriální hodnoty pH. To by mohla být dobrá zpráva pro organismy, jako jsou korály, škeble nebo měkkýši. Navíc voda s nízkým obsahem uhlíku a vysokým pH, která se vrací do oceánu, je připravena absorbovat více uhlíku z atmosféry, aniž se znovu okyselí.

Brilliant Planet se zatím může chlubit tím, že dokázala najít vhodné místní kmeny řas všude, kam se dosud podívala. Při tom již identifikovala přibližně půl milionu čtverečních kilometrů vhodně ploché pobřežní pouštní půdy, která představuje potenciál pro uložení asi dvou gigatun uhlíku ročně. Jinými slovy řečeno: tímto způsobem by se mohlo odstranit více než 5,5 procenta ročních celosvětových emisí CO2. O jak velké množství se jedná, si učiníme lepší představu, když řekneme, že je to polovina celosvětových ročních emisí veškeré dopravy.

Postrach pro konkurenci?

Společnost svoji metodu již úspěšně otestovala v Ománu a Jižní Africe a již více než tři roky ji prověřuje i ve svém současném testovacím zařízení o rozloze 3 hektarů v Maroku. V současné době připravuje výrazně větší demonstrační zařízení, které by se mělo rozkládat na celkové ploše 30 hektarů a do provozu by mělo být uvedeno v příštím roce. Pokud se všechna očekávání naplní, začne se již brzy budovat i zařízení pro komerční účely, které by se mělo rozkládat na ploše přibližně 1 000 hektarů. Toto zařízení by mělo odstraňovat přibližně 40 000 tun CO2 ročně.

Pokud vše půjde podle plánu, a technologii se opravdu podaří přivést na trh, měla by cena uložení jedné tuny uhlíkových emisí vyjít na 50 až 100 amerických dolarů. To by byla vážná konkurence například pro švýcarskou společnost Climeworks, která se ukládání uhlíku věnuje komerčně již od roku 2017 a loni obchodovala tunu emisí za  600 až 1 000 USD s tím, že do roku 2025 by prý tato cena měla klesnout k 250 USD za tunu.

V současnosti je tak pro  Brilliant Planet jediným cenovým konkurentem izraelská společnost High Hopes. Ta používá k odstraňování uhlíku zajímavou techniku stratosférických vodíkových balónů. Dnes je jasné, že Brilliant Planet bude k tomu, aby mohla fungovat efektivně na komerční bázi, potřebovat mnohem více půdy. Náklady na tuto půdu by však vzhledem k tomu, že půjde převážně o nehostinné pouštní lokality, neměly být relativně vzato příliš velké a ve srovnání například s flotilou tisíců stratosférických balónů je samozřejmě celá tato „biotechnologie“ mnohem jednodušší. Nemalým benefitem navíc by mělo již zmíněné odkyselování mořské vody. Budoucnost Brilliard Planet tedy sice možná nebude přímo brilantní, ale nemusela by být vůbec špatná.

Cestující mezi pobřežními městy by jednou mohli létat po vodě na palubě plně elektrického dopravního prostředku, který je zčásti lodí a zčásti hydroplánem. Říká se mu Seaglider a bostonský start-up Regent minulý týden na Floridě během konference CoMotion Miami představil jeho prototyp, informoval server Smart City Dive.

Vozidlo se sice podobá letadlu eVTOL, ale startuje a přistává pouze na vodě pomocí hydrofoilu, což je v podstatě podvodní křídlo, které při určité rychlosti zvedá plavidlo z vody.

„Jakmile se hydroplán vznese do vzduchu, zvedne se jen kousek nad vodní hladinu pomocí jevu, který je v letectví známý jako „přízemní efekt“. Když se klesající letadlo přiblíží k zemi nebo vodě, vzduch a tlakové deformace mezi křídly a hladinou vytvoří vztlak. Díky tomu se dopravní letadlo vznáší. Je to takový polštář vzduchu letícího nad vodní hladinou,“ řekl spoluzakladatel a generální ředitel společnosti Regent Billy Thalheimer.

Seaglidery by odlétaly z přístavů a pohybovaly se po vodě, přičemž by manévrovaly kolem jiných plavidel jako loď. A jakmile by se ocitly na volném moři, vznesly by se. S kapacitou pro 12 cestujících by mohl Seaglider urazit zhruba 300 kilometrů rychlostí 180 km/h. Budoucí modely by mohly mít dolet až 800 km.

Podle Thalheimera bude příští rok hotový prototyp v plném měřítku a společnost očekává, že první komerční produkt bude k dispozici v roce 2025. „Vyvíjíme zásadně nový způsob dopravy,“ řekl. „Abychom změnili regionální mobilitu, musíme být ekologičtí, rychlí a inovativní.“

Load More