TLDR: Syntetický křemen může zachytit sluneční záření a překonat 1000 °C i bez spalování fosilních paliv a podobných srand. Studie tuna.

Honem, jaké je nejlepší využití fosilních paliv? Pokud odpovídáte, že pohánějí auta a dopravu, pak jde už o roli, kterou obecně (OBECNĚ!) majoritně (MAJORITNĚ!) dokáže zastat i elektrika. Ale pokud odpovídáte, že pohánějí letadla… nebo vysokoteplotní průmyslové procesy, tak v tomto ohledu ještě nefosilně nepalivovou alternativu nemáme. Švýcaři jsou však blíže jejímu vyčmuchání – podařilo se jim totiž překonat energií Slunce teplotu 1000 °C.

Matroše jsou základ

K čemu se hodí teplota přes tisícovku? Především právě k průmyslové výrobě mnoha esenciálních materiálů civilizace. Sklo, ocel, cement a keramika jsou základem našich bytů i měst – výroba těchto matrošů však vyžaduje právě teploty přesahující 1 000 °C. Její dosažení je přitom i dnes z velké části závislá na spalování fosilních paliv.

A právě tato odvětví, spojená se stavebnictvím a výrobou, se podílejí na celosvětové spotřebě energie přibližně 25 %, což je, uznejte, pořádný kus koláče. Takže pokud chceme utlumit naše uhlíkové emise, bylo by dobré odhalit i nízkouhlíkové alternativy pro tyhle srandy. Vědátoři týmu Emiliana Casati z ETH Zurich proto zkoumali alternativu nízkouhlíkové energie pomocí solárních kolektorů.

Řeč teď není o moderní fotovoltaice, ale starších polích zrcadel, které jsou všechny namířené na jednu centrální věž uprostřed (fanoušci Fallout: New Vegas znají velmi dobře). A podobný přístup samože napadl už řadu týmů dříve – dosud ale neúspěšně. Sběr tepla uvnitř centrální věže má totiž potíže s účinným přenosem sluneční energie při teplotách právě nad 1 000 °C!

Smolíček? Snad ne! Casati & spol se pokusili najít řešení v poloprůhledných materiálech, jako je právě křemen, které mohou zachycovat sluneční světlo efektivněji než jiné – tenhle fyzikální jev se nazývá efekt tepelné pasti. Tým následně vytvořil takové zařízení pro tepelnou past tak, že k neprůhlednému křemíkovému disku jako absorbéru energie připojil tyčinku ze syntetického křemene… A výsledek vás zahřeje možná nejen na srdci!

Rekordní, ale…

Když totiž tohle zařízení vystavili energetickému toku odpovídajícímu světlu přicházejícímu ze 136 Sluncí, dosáhla deska absorbéru teploty 1050 °C, zatímco druhý konec křemenné tyčinky zůstal na teplotě 600 °C. To je rekordní míra – ačkoliv i zde se schovává mnoho limitací výzkumu…

Nejprve k tomu pozitivnějšímu. Jak vědátoři z ETH říkají, předchozí výzkumy dokázaly prokázat efekt tepelné pasti pouze do 170 °C. Nynější výzkum proto v mnoha ohledech překročil dosavadní hranice a reálně ukázal, že tepelné pasti mohou najít využití v průmyslu. Nicméně – od laboratorního pokusu je do továrny také pořád velmi daleko…

První velkou otázkou je samozřejmě efektivita. Teplotu 1000 °C můžete dosáhnout více nízkouhlíkovými způsoby, než jen fosilními palivy – ale například roztavit jaderný reaktor pokaždé, když chcete vyfouknout skleněný popelník, to by bylo přinejmenším poněkud drahé. Autoři prozatím pracují jenom se základními experimenty a modely, které nic moc neříkají o tom, jestli křemenné pasti nebudou bambilionkrát dražší než současné alternativy.

Je logické, že technologie nespadne sama od sebe z nebes – ale vznikne až právě podobným postupným pilováním! Jinak to ani nejde – přesto bych s kupováním akcií ETH prozatím posečkal (a nebo jim těmi akciemi právě pomozte)…

Svázané Slunce

Zároveň bych však nebyl k podobným nápadům ani přehršle skeptický. Energie ze Slunce je naprostým základem života na Zemi – a dopadá ji na nás obrovské množství. Její ekologické využití na velké škále určitě provést jde – rostlinný svět to prokazuje stamiliony let, byť za cenu „vydláždění“ velké části souše a oceánů svou zelenou biomasou…

A nejpozději za pár stamilionů let jistě i my lidé dokážeme vypilovat materiálovou vědu tak, abychom objevili optimální konfiguraci udržitelného využití Slunce. Zdali toho však dosáhneme i poněkud rychleji, bez dysonových sfér a fúzních reakcí, to už je na jinou debatu – ale bylo by vlastně divné, kdyby vyčmuchání správné odpovědi na tuto významnou otázku mělo být brnkačkou na jeden, dva roky výzkumu!

[Ladislav Loukota, JRN]

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz