Navigace
Zpět na: Home / Časopis

Zanedbaný výzkum sluneční energetiky: kardinální chyba

   Naše oddělení navštívil starší indický vědec, aby zjistil možnosti německého výzkumného programu v dočasné spolupráci v materiálovém výzkumu. Krátce představil své vlastní práce a vedle toho zmínil, že jeho institut se věnuje vývoji množivých reaktorů. Když zjistil, že jsem to nevěděl, s pýchou dodal, že institut zaměstnává stále kolem 2300 spolupracovníků (Indira Ghandi Center for Atomic Research, Kalpakam). Zeptal jsem se, zda jsme dobře rozuměl a on mě potvrdil, že se ani nejedná o největší indické atomové výzkumné středisko, a že Bhabha Atomic Research Center in Mumbai (Bombay) má třikrát tolik spolupracovníků a že je také mnoho univerzit, které spolupracují na indických mírových atomových programech. Vzpomínám si, že jsem se zeptal, zda Indie chce opakovat mnoho chyb průmyslových zemí, ale on byl přesvědčen, že budou všechno dělat lépe.
   Pak se mě můj host zeptal: "Vaše vláda se zřekla atomové energie a sází na obnovitelné zdroje. To jistě dostal sluneční výzkum masivní podporu". "Máme velmi dobrou morální podporu" odpověděl jsem. "Co to znamená morální podpora?" zeptal se. "Kolik vědců zde pracuje na slunečních programech?" Vysvětlil jsem mu, že v Institutu Hahn -Meitnerové je 75 stálých míst pro výzkumné pracovníky ve slunečních oborech, a že jsou rozděleni do pěti oddělení a jedné pracovní skupiny. K tomu je možno připočítat ještě jednou tolik nestabilních míst. Nemohl jsme svému hostu zamlčet, že z důvodů omezených prostředků je již po řadu let téměř každé uvolněné místo zabaveno, a že rovněž chemicky orientovaný výzkum, který přešel od jaderného materiálového výzkumu k výzkumu materiálů pro fotovoltaiku již přišel o polovinu svých míst. K tomu jsem ale dodal, že se náš ústav v rámci Německa zabývá nejširší fotovoltaickou aktivitou, ale že v Německu je pochopitelně více výzkumných aktivit v různých oblastech obnovitelných zdrojů od solárního stavitelství a palivové články až k uskladňování energie. Většina z nich je organizována ve výzkumném svazu pro sluneční energii, kde je asi 800 osob zabývajících se regenerativními energiemi.
   " Setkávají se s odpovědnými osobami ostatních aktivit, aby diskutovali o společných iniciativách?"
   "Ne, to dělá náš ředitel"
   "Zabývá se výzkumem sluneční energie?"
   "Ne, přišel z neutronového výzkumu."
   "Pravděpodobně tedy ani zástupce výzkumného ústavu v Jülichu není solárním výzkumníkem?"(Můj host tento institut znal.) Přisvědčil jsem.
   "Funguje tato koordinace pro solární výzkum?"
   Trhl jsem rameny a odvětil: "Výzkumný svaz se zaměřuje především na práci s veřejností a koná to velmi dobře.
   "Postačuje to na proměnu energetického systému tohoto světa ?"

   Tento rozhovor, který trapně ukázal s jak rozdílnými politicko výzkumnými nástroji se pracuje na rozdílných vizích energetické budoucnosti ve srovnání se zemí, kterou počítáme mezi rozvojové, mně připomněl obdobný rozhovor, který jsme měl s vysoce postaveným ruským vědcem krátce po začátku perestrojky. Jako nositel tajemství byl poprvé na Západě. Řekl mi zcela jednoznačně, že sluneční energie nemá žádnou reálnou budoucnost. Jakmile jsem začal mluvit o ohromných množstvích energie, která ze Slunce dopadají a o vysokých účinnostech, které připouštějí přírodní zákony, mávnul rukou. V tom není problém. Rozvíjí se právě ta technologie, do které se investuje. Porovnejte kolik peněz přichází do jiných technologií, především do atomové nebo do inovativních technik využití fosilní energie a co se investuje do sluneční energetiky.
   Zkušenosti s těmito hovory mě podnítily, abych se přemýšlel nad dvěma otázkami. Proč je podpora solárního výzkumu tak nízká, když příroda sama dokazuje jak komplikované mohou být takové technologie z hlediska materiálů, mechanismů nebo systémů? Jak by bylo možno v Německu tuto situaci zlepšit? Cíl je přece tak svádivý: Čistá energie pro libovolně dlouhou budoucnost, která nebude vyžadovat žádné další náklady na výzkum.
   Pravděpodobně existují dva důvody, proč se živí pověsti o tom, že solární technologie vyžadují již jen dodatečný nebo technologicky nenáročný výzkum. Jeden spočívá v tom, že sluneční výzkum je vysoce interdisciplinární. Zde se koncentrují vysoce specializovaní vědci a také výsledky jsou zaměřeny velmi úzkým směrem. Když akademický badatel z oblasti tuhé fáze pracující na křemíku zjistí, že během půl století jsou všechny základní mechanismy popsány, je jeho názor jistě směrodatný. Současně ale přehlíží nebo zamlčuje, že tisíckrát tenčí fotovoltaické vrstvy z potenciálně mnohem levnějšího materiálu jsou podle známých přírodních zákonů stejně funkční a dokonce poskytují lepší energetické výtěžky. (Přírodní zákony připouštějí pro multivrstvé články hranici až 68% účinnosti). Solární inženýr, který pracoval na nejmodernějších tepelných kolektorech a pokládá svou práci za ukončenou možná nezná rafinované materiály a triky, kterými získává sluneční teplo příroda. Vědec, který řeší problémy vodíku, je stejně tak koncentrován na problémy současné technologii plynu že přezírá, jaký smysl by mělo, pomocí vysoce specializovaných katalyzátorů nechat reagovat vodík s uhlíkatými látkami tak, aby byly získány lépe skladovatelné kapalné a pevné pohonné látky.
   Existují-li hlasy, které se chybně snaží prokazovat, že solární materiály a solární systémy ve srovnání s jinými vyžadují méně výzkumného úsilí, pak budou mnohými energetickými odborníky ochotně podporovány. (To je druhý důvod.) Zpravidla postačuje zjistit v jakém odvětví energetiky vybudovali ti kteří odborníci svou kariéru. V současném boji o relativně omezené zdroje pro solárně energetický výzkum nebylo možno se vyvarovat vnitřním střetům a byly učiněny závažné chyby. Tak například byl v Německu značně omezen výzkum v oblastech fotoelektrochemie a fotokatalýzy (tedy oblast která umožnila přírodě průlom ve věci fotosyntézy), zatímco Japonci v tohoto výzkumu vyvinuli multimiliardový trh se samočisticími solárními plochami. Argument našich odborníků zněl, že výzkum v oblasti fotokatalýzy neskýtá dobré možnosti aplikací, narozdíl od fotovoltaiky. Zásadně se v tomto pohledu mýlili. Samočisticími solárními plochami se dnes v Japonsku zabývá více 300 firem a vydělává se zde mnoho peněz, mimo jiné prodejem licencí do Německa. Podle televizního vystoupení jistého zástupce průmyslu nevyjde v příštích deseti či dvaceti letech fotovolaika v Německu z dluhů. Velikým problémem solárně energetického výzkumu je nedostatek transdisciplinárně a na budoucnost orientovaných expertů. Přestavba výzkumného svazu do nezávislé výzkumné organizace

   Se může rozvinout pouze tehdy, když se solární výzkum zbaví toho, že by o něm rozhodovaly jiné výzkumné a technologické oblasti. Potřebuje vlastní instituci s vlastním vedením, ve které vyroste nová generace sebevědomých a informovaných expertů, kteří by naplnili výzkumné a politické cíle solárního výzkumu.
   V Německu to může například být výzkumný spolek, s relativně nízkými finančními náklady, udělením jasné politické zakázky jako souhrnu německého státního institutu pro regenerativní energie (DESIRE) a pod společným vedením BMWI a BMBF. Teprve pak bude možno řešit odpovídající dlouhodobé výzkumné cíle, pro které v současnosti neexistuje žádný prostor ani lobby. Snad se potom také podaří zajistit další místa pro mladé solární badatele, a tak obrátit tok procesu jejich "vysychání". Vedle toho musí být zajištěn vyšší standard kvalitativní kontroly solárních projektů. V současnosti se zdá, že sluneční výzkum může přežívat pouze díky podpoře průmyslu (jako v případě Frauenhoferovy společnosti), či jako alibi, nebo je podřízeno jiným strategiích institutů, například využívání velikých zařízení. Inovativní rizikové projekty propadávají podpůrnou sítí ministerstev pro výzkum v oblasti energetiky. Stát, či lépe síly, které vytvářejí jeho mínění se spokojují s "vrabcem v hrsti" - se současnými solárními články a větrnými turbínami a sází na to, že jejich hromadná výroba poskytne solárním technologiím potřebná křídla. Bude tento "vrabec", jakkoliv jest vítán v naší ruce, postačovat aby uspokojil energetický hlad tohoto století? Uvažujme trochu nad darem nebe - nad křemíkem. Jeden gigawatt fotovoltaického výkonu spotřebuje 8000 tun materiálu, což činí jednu třetinu současné světové spotřeby pro účely mikroelektroniky. Naše století bude ale potřebovat tisícinásobná množství za velmi nízkou cenu, také proto, aby v dostatečném množství mohl vyrábět solární paliva - jako vodík - pomocí fotovoltaiky. Jak vyhodnotit účinky takového těžkého průmyslu na životní prostředí? Technologové přirozeně doufají v cenově výhodné tenkovrstvé křemíkové články, budou ale jejich hospodářské představy splněny cenou silanu, nízkými rychlostmi degradace a ještě postačující účinností? Před rokem 1990 podporoval BMBF (Spolkové ministerstvo pro vzdělání a výzkum) výzkum solárních materiálů z dostupných látek neškodících životnímu prostředí. Poté se zaměřilo nejvíce prostředků na tenkovrstvé články, jako selenid, resp.sirník mědi a india (CIS) a dosáhly mezitím pozoruhodných výtěžků. India je ovšem pouze tak málo, že by odhadem postačovalo k roční výrobě 200 MW fotovoltaického výkonu. Současné úsilí věnované CIS,CI-SCIGS nebo CdTe mohou v budoucnosti sloužit pouze velmi omezenému trhu a to ještě při využití látek nekompatibilních s životním prostředím. Možná, že má etablovaný průmysl, po přeložení slunečních podpor z BMBF na BMWI (Spolkové ministerstvo pro hospodářství a technologii), přílišný vliv. Průmysl ale sotva uvažuje příliš dlouhodobě, což by při nutných deseti letech materiálového vývoje bylo v tomto případě nutné. Některé další prostředky na výzkum tečou do zastaralých konceptů solárních článků nebo se vsakují do sporadických politických iniciativ. Z to všeho vyplývá nezbytnost dlouhodobé strategie vývoje tenkovrstvých solárních článků, ale také pro další iniciativy. jako příklad může sloužit odsolování mořské vody pomocí solárního odpařování vody mangrovníky, což reprezentuje technicky zatím nevyužitý mechanismus, při kterém je využíván přenos energie kapilární vodou. Tato technika umožnila pozemským rostlinám využívat prostředí slané vody pomocí sluneční energie. To samé může dělat také pro lidi.

Holub na střeše je stejně důležitý jako vrabec v hrsti

   Spoléhat v oblasti solárních technologií na "vrabce v hrsti" je stejně veliké riziko pro sluneční techniku, tak i pro ekologickou budoucnost našeho světa. Musíme počítat s tím, že při opakujících se energetických krizích tohoto století budou rozhodovat spíše ekonomické než rozumné idealistické faktory. Pak bychom již "holuba na střeše měli mít" Musíme ukázat co jsme se naučili, a že tak rozumíme podrobnostem zákonitostí přeměny světla natolik, že se budou lidé moci při přiměřeně vysokém životním standardu na tyto budoucí technologie plně spolehnout. Jinak energetičtí technokraté vsadí na ropné břidlice, zkapalňování uhlí, nesmírné zásoby hydrátů methanu, pro něž jsou všechny technologie buď již připraveny a nebo běží výzkumné programy na plné otáčky. Možná že se pak bude argumentovat příští dobou ledovou, aby se ospravedlnilo nevyhnutelné skleníkové klima. Rozumně vysoké investice do solárního výzkumu výstavba přiměřených struktur a přesvědčivá prezentace jeho možností jsou proto nevyhnutelné. Budeme překvapeni, jak relativně lehce lze v této oblasti vysoce propojené relevantními technologiemi, docílit také průmyslových následků.

Kardinální chyba

   Současné zanedbávání solárně energetického výzkumu, které můžeme pozorovat nejenom v průmyslovém Německu je výzkumnou a politickou chybou, která může znamenat desítky let trvající zdržení při zavádění solárních technologií. Samotné potenciální úspory dovážených fosilních paliv by dalece kompenzovaly náklady na intenzivní solární výzkum (ve srovnání s 210 miliony DM, které jsou ročně vynakládány a činí okolo 2% celkových státních prostředků na výzkum. Prostředky z uspořených úroků, které se v současné době vykazují z obnovitelných energií by byly dobře použity na vytvoření přiměřené infrastruktury pro solární výzkum. Zesílený sluneční výzkum by znamenal zvýšení důvěry rozvojových zemí, které starostlivě sledují a sami nechtějí zůstat v nevýhodné pozici. Abychom je přesvědčili, musíme vystupovat přesvědčivě a nesmíme dopustit, aby se výzkumné úkoly nezbytné pro přežití staly pátým kolen u vozu nebo aby hrály roli krátkodobých politických a hospodářských zájmů. V neposlední řadě otevírá intenzivní solární výzkum také důležitou možnost přitáhnout dostatečně kompetentní odborníky pro sluneční dobu, kteří se při svém vzdělání naučili se solárními technologiemi žít, pracovat a také argumentovat.

© eurosolar.cz 2018