Ján Vojtko: Skrývajú púšte palivo budúcnosti?

, 24.08.2020 06:00
USA, Kalifornia, púšť, solárna elektráreň
Solárna elektráreň v púšti v USA v štáte Kalifornia. Autor:

Aká bude tá skutočne čistá energia, ktorá bude poháňať dopravu v budúcnosti? Elektrina, lítiové batérie? A čo vodík? Pri jeho používaní vo vozidlách sa do ovzdušia uvoľňuje vodná para. Tá po ochladení skondenzuje do kvapalného skupenstva, čo životnému prostrediu neškodí, práve naopak. Lenže približne 99 percent vodíka sa v súčasnosti vyrába zo - zemného plynu, ropy a uhlia! Dokáže ľudstvo nájsť spôsob, ako vyrábať vodík skutočne čistým, udržateľným spôsobom, ktorý nevyčerpá obmedzené zdroje planéty? O svoj postreh sa s nami podelil organický chemik a technológ Ján Vojtko.

Dlhé roky ste prednášali na univerzitách o rôznych oblastiach chémie, pôsobili ste aj pri významných prevádzkach, Slovnaft v Bratislave, Chemko Strážske. Čomu ste sa venovali?

Bol som predovšetkým organický technológ, zaoberal som sa hlavne výskumom v oblasti petrochémie a organickej technológie.

Tušili ste pred 50 či 60 rokmi, že sa postupne budeme musieť zbaviť závislosti od fosílnych palív a riešiť ekologické riziká?

Viete, vtedy sa dosahom na životné prostredie nevenovala veľká pozornosť. Znečisťovalo sa všetko a vplyvom na životné prostredie sa venovala len malá pozornosť. Zostalo zamorené okolie Chemka Strážske, Lubeníka, Jelšavy, Košíc, Banskej Bystrice. Napríklad oblasť hornej Nitry a Novák je do značnej miery zamorená arzénom z nekvalitného hnedého uhlia. A mohlo by sa nájsť ďalšie množstvo príkladov – Sereď, Žiar nad Hronom, Istebné.

Klimatická kríza dramaticky postihne púštne a polopúštne oblasti. Budú sa ešte viac prehrievať. Vy v tom však vidíte príležitosť. Akú?

Obyvateľstvo krajín ako napríklad Mauretánia, Angola, Západná Sahara, Namíbia, Niger bude vystavené nielen ďalšej dezertifikácii pôdy, znižovaniu produkcie potravín, zvyšujúcemu sa riziku hladomorov, ale aj zhoršovaniu možností hospodárskeho rozvoja. To môže viesť k rozsiahlym presunom ľudí na sever a k vzniku ťažkých migračných kríz. Jednou z možností, ako pomôcť im, ale aj celej našej planéte, je vybudovanie rozsiahlych solárnych elektrární, ktoré by vyrábali elektrický prúd vďaka slnečnému žiareniu, ktoré by malo byť v budúcnosti v týchto oblastiach ešte intenzívnejšie. Bola by to, samozrejme, mimoriadne náročná investícia a zostáva otázkou, kto by to mal zaplatiť. No v konečnom dôsledku by tieto púšte, pre ktoré dosiaľ nemáme nijaké využitie, mohli slúžiť na výrobu najčistejšej energie.

Ale ako by to pomohlo týmto krajinám?

Tým, že by sa tu vybudovalo ekonomické centrum súvisiace so solárnymi elektrárňami, ktoré by predstavovali zdroj pracovných príležitostí a zárobkov. Takto by sa zmiernil tlak na možnú migráciu obyvateľstva. Solárne elektrárne by sa mali budovať práve tu – v púšťach, ktoré sú nevyužité, a nie na úrodnej pôde, ktorú bude ľudstvo potrebovať na výživu obyvateľstva. Stavať solárne elektrárne na úrodných poliach má veľmi malé oprávnenie a je hazardom.

Púšť v Namíbii.
Púšť v Namíbii. Autor: LISA HEINTZKILL

Prečo?

Svetová populácia narastá. Iba osem percent zemského povrchu predstavuje úrodná pôda. 71 percent tvoria oceány a zvyšok predstavuje Arktída, Antarktída, Grónsko, ľadovce, vysoké hory a – púšte. Z čoho bude človek žiť, keď si úrodnú pôdu znehodnotí a zaberie? Rozsah úrodnej pôdy sa neustále znižuje pokračujúcou urbanizáciou. Plocha, na ktorej možno niečo pestovať, sa stále zmenšuje. Veď to vidíme aj na Slovensku. Lenže ľudia budú musieť z niečoho žiť.

A načo by slúžilo to množstvo energie, ktoré by sa vyrobilo v často odľahlých púšťach?

Ak v širokom okolí nie sú prevádzky, kde by sa elektrický prúd mohol využiť, napríklad kovohutné závody, hlinikárne, strojárne, nemalo by význam elektrický prúd transportovať na veľké vzdialenosti. Prenosom elektrickej energie na viactisícové kilometrové vzdialenosti by vznikali obrovské straty. Primárnym dôvodom výstavby solárnych elektrární v púšťach by malo byť využitie tohto množstvo elektrického prúdu priamo na mieste. A to na získavanie lacného vodíka elektrolýzou vody. Toto je základ celej myšlienky. Značná časť energie by však slúžila najmä na spracovanie vodíka, napríklad na jeho kompresiu. Vodík treba stlačiť do kontajnerov, sudov alebo potrubí. Podobné je to aj so samotnými vodíkovými autami. Iba 30 percent energie vo vodíkových autách v skutočnosti slúži na samotný pohyb. 70 percent slúži na vyhrievanie motora, na vykrývanie tepelných strát, na kompresiu, tlakovú energiu.

Je vodík v súčasnosti drahý?

Áno. Stačí vychádzať z Faradayovho zákona (zákon elektromagnetickej indukcie pomenovaný podľa anglického fyzika a chemika Michaela Faradaya, pozn. red.). Aby som bol presnejší, na výrobu dvoch gramov vodíka potrebujeme také isté množstvo elektrického náboja ako na výrobu 207 gramov olova. Čiže naozaj veľké množstvo energie. Nie je to neriešiteľný problém. Ale ak by sme vodík vyrábali v slnečných elektrárňach v púšťach, bolo by to prakticky iba za režijné náklady a výdavky súvisiace s bezpečnosťou a ochranou. Samozrejme, bolo by potrebné obmieňať kolektory, treba počítať s opotrebovaním materiálov, ale inak by to bolo vlastne skoro zadarmo. Zadarmo elektrina, zadarmo vodík. Z pohľadu našej generácie ide o nekonečné množstvo energie a nekonečné množstvo paliva, pretože slnečná energia a množstvo vody v oceánoch sú nevyčerpateľné. Pri doprave postavenej na vodíku by sa neuvoľňoval do atmosféry oxid uhličitý. Navyše, ak by sa niektoré oblasti Zeme spätne zalesnili, možno by sa podarilo celkovú úroveň oxidu uhličitého znižovať. Vodík podľa môjho názoru predstavuje omnoho lepšiu cestu ako napríklad biopalivá, s ktorými súvisia niektoré absurdnosti.

Čo máte na mysli?

Koľko ešte vydržia zásoby ropy – 20, 40, 60 rokov? Aj keby to bolo 100, 200 rokov, čo to znamená z hľadiska prežitia ľudskej civilizácie? Ropa nepredstavuje budúcnosť dopravy.

V Indonézii na Borneu ľudia vyrúbali obrovské plochy pralesov. Miesto nich vysadili kokosové plantáže. Kokosovník je riedky, jednak poskytuje málo tieňa a zároveň produkuje iba pár orechov. Z nich sa vyrába olej a najmä metylestery, čo je vlastne bionafta, prezentovaná ako ekologické palivo. Lenže keď sa metylestery pridajú do nafty, tak to nakoniec veľmi málo zníži emisie oxidu uhličitého. Prales, ktorý tam pôvodne rástol, pohlcoval vďaka bujnej vegetácii fotosyntézou oveľa väčšie množstvo oxidu uhličitého, než sa takýmto spôsobom ušetrí. Aj na Slovensku vidíme, že cesta biopalív nie je riešením. V máji je celé Slovensko žlté od repky olejnej, vyčerpáva to do značnej miery pôdu a pritom nám chýbajú niektoré poľnohospodárske plodiny, ktoré musíme dovážať zo zahraničia.

Vráťme sa k púšťam. Teplota sa v týchto regiónoch už dnes bez problémov počas dňa vyšplhá na 54 stupňov Celzia. Ak to bude pod vplyvom klimatickej krízy rásť až na 60 stupňov, ako budú môcť ľudia solárne elektrárne budovať a obsluhovať?

Mali by byť automatizované a s minimálnym osadenstvom. Všetka tá obsluha, ktorá by sa starala napríklad aj o kompresory alebo elektrolyzéry, by mala pracovať v plne klimatizovanom prostredí. Energie by na to mali mať dostatok.

Neohrozovali by však extrémne teploty aj samotnú konštrukciu solárnych elektrární?

Už existujú materiály, ktoré dokážu odolať aj extrémnym teplotám. Kovová konštrukcia by sa ukrývala pod panelmi, ktoré by sa automaticky natáčali za slnkom. Už to tak na niektorých miestach funguje. Ale pýtam sa – ako inak získať lacnú energiu? Veľa možností nemáme, keď sa nad tým človek zamyslí. Ľudstvo nemôže byť v budúcnosti bez dopravy, to je nemysliteľné. Presúvajú sa tony tovaru, milióny ľudí, potrebujeme cestovanie, turizmus. Je nepredstaviteľné, že každý v budúcnosti zostane zatvorený vo svojom byte. Práve dnes som čítal článok o tom, že sa stále uvažuje, koľko ešte vydržia zásoby ropy – 20, 40, 60 rokov? Aj keby to bolo 100, 200 rokov, čo to znamená z hľadiska prežitia ľudskej civilizácie? Ropa nepredstavuje budúcnosť dopravy, hoci ropy sa nemôžeme úplne vzdať.

Prečo nie?

Je potrebné ju ponechať pre petrochemický priemysel ako zdroj uhľovodíkov. Mnohé z nich, ktoré sa nachádzajú v rope, sa nedajú jednoducho syntetizovať, bolo by to mimoriadne nákladné. A niektoré ani nie je možné vyrobiť. Ide o látky využívané v liečivách, hnojivách a ďalších chemických prostriedkoch. Takže ropa by sa mala odložiť pre tieto účely, alebo by sa mala ťažiť v menšom množstve, aby zásoby vydržali čo najdlhšie. Iste, našej generácie sa to už netýka, ale budúce generácie sa budú musieť vyrovnať aj s tým, že ropa ako zdroj cenných uhľovodíkov už nebude. Možno sa objavia nové zdroje. No je jednoznačné, že ropa sa vyčerpá. Nevieme, kedy presne, ale vieme, že je v zemi uložená len v obmedzenom množstve. Pravdepodobne ako pozostatok dávnych dôb, keď vyhynuli dinosaury.

Bez akých uhľovodíkov z ropy by sme sa dnes vedeli len ťažko zaobísť?

Ide predovšetkým o alkány, cykloalkány a aromáty. Tých látok je nesmierne veľa. Stačí len pripomenúť monoméry na výrobu plastov, syntetických tkanív, syntetického kaučuku z hľadiska veľkotonážnych výrob, ale aj tisícok ďalších produktov, ako sú farby, rozpúšťadlá, liečivá, pesticídy, výbušniny.

Na to, aby sa dal vyrábať elektrolýzou vodík, je potrebné veľké množstvo vody. Kde ju však v púšťach zobrať?

Z môjho pohľadu sú však iné možnosti pohonu v budúcej doprave ako vodík takmer vylúčené.

Ak by sa tieto elektrárne postavili v blízkosti mora alebo veľkých podzemných jazier, nepredstavovalo by to problém. Treba však poznamenať, že sladká voda je príliš cenná na to, aby sa z nej vyrábala energia (iba 2,5 percenta z celkového množstva vody na Zemi predstavuje sladká voda, naviac, vyše 68 percent tejto vody sa koncentruje v ľadovcoch). Existuje odhad, že ak by sa rieky na celom svete využili v maximálnej možnej miere na výrobu elektriny, pokrylo by to len asi 15 percent celosvetovej potreby. Takže treba uprednostniť jednoznačne slanú vodu v oceánoch a moriach.

A ak by sa elektrárne nedali postaviť pri brehoch mora?

Ďalšou možnosťou je vybudovanie umelých „fjordov“ na pobrežných územiach, ktoré by siahali do púštnych oblastí. Mali by byť prekryté, aby sa nezanášali púštnym pieskom, a okolo nich by sa postavili solárne elektrárne z jednej aj druhej strany. Tieto kanály by nemuseli byť široké, povedzme iba 10 metrov, a 10 metrov hlboké. To je, samozrejme, úloha pre hydrológov a hydrodynamikov. Dôležité je, aby aj pri morskom odlive voda neklesla pod určitú hranicu, aby jej tam bol dostatok.

Vlani vo Frankfurte predstavilo BMW koncept vozidla, ktoré na približne päť kilogramov stlačeného vodíka prejde asi 500 kilometrov. Koľko vody treba na výrobu jedného kilogramu vodíka?

Nie veľa. Približne deväť kilogramov vody.

Nezhorší to vyhliadky na život v týchto oblastiach, ak sa bude čerpať voda napríklad z podzemných jazier? Nebude chýbať v studniach, vodných zdrojoch?

Ak by toto hrozilo, tak to určite nemá význam. Tam je potrebné prepočítať bilanciu (spoločnosť 3M napríklad pri lokalizovaní nových prevádzok vyberá len tie, kde nehrozí vyťaženie vodných zdrojov). Prvoradým princípom je používať vodu z oceánov. Rieky by mali význam len pre nejaké miestne pomery. No pre masovú výrobu vodíka je použiteľná jedine morská voda.

Ak by sa naozaj ľudstvo „vrhlo“ na vodík, nenarušilo by to celkový kolobeh vody?

Určite nie! Išlo by o zanedbateľné množstvo. Veď vody v oceánoch je toľko. A navyše ide o uzavretý cyklus. Vodík získavame z vody. Následne spaľovaním vodíka so vzdušným kyslíkom získame – vodnú paru. Tá sa uvoľní a vracia späť do ovzdušia. Nestratíme ani gram vody. Je to uzavretý cyklus.

Vlani uverejnil časopis Science štúdiu, ako môžu gigantické inštalácie solárnych a veterných elektrární ovplyvniť klímu na celom kontinente. Ak by sa takýto systém rozmiestnil na Sahare, nielenže by dokázal vyprodukovať štyrikrát viac energie, ako dnes spotrebuje celá planéta, ale zároveň by sa vďaka zmene prúdenia vzduchu dvojnásobne zvýšili zrážky v suchej oblasti, čo by podľa vedcov pomohlo Saharu na niektorých miestach zazelenať. Vyšlo to v jednom z najprestížnejších vedeckých časopisov. Nie je to však utópia?

K tomu sa neviem vyjadriť. Ide o megalomanské projekty a človek ako ja k tomu nemôže zaujať kvalifikované stanovisko. Na to treba stovky vedcov, aby to mohli posúdiť po každej stránke. Ale môj súkromný názor je, že je to v takej miere nerealizovateľné, už len vzhľadom na množstvo materiálu, ktorý by bol potrebný na výrobu solárnych panelov.

Ako je na tom vodík ako palivo v porovnaní s benzínom, plynom, elektrickými článkami?

Vodík v súčasnosti predstavuje len nepatrné percento z celkového množstva palív, ktoré sa využívajú v doprave. Využitie je zatiaľ malé. Nuž a vodík sa v súčasnosti vyrába na 99 percent z fosílnych palív, z ropy, zo zemného plynu (najlacnejšie je to z uhlia).

Ako potom môžeme označiť vodík za ekologické palivo?

V súčasnosti dosť ťažko. A práve toto musíme vyriešiť. Nájsť spôsob, ako vyrábať vodík lacno z obnoviteľných zdrojov. Riešenie vyrábať ho v púšťach elektrolýzou vody predstavuje dlhodobo nevyčerpateľný zdroj. Slnko má podľa astronómov fungovať prinajmenšom štyri miliardy rokov. A vody v oceánoch bude nakoniec stále viac, pretože sa bude otepľovať Zem, ľadovce sa budú roztápať a bude stúpať hladina. Len sa musíme k tomu technicky dopracovať. A musí to byť ekonomicky výhodné.

A bude?

V konečnom dôsledku by tieto púšte, pre ktoré dosiaľ nemáme nijaké využitie, mohli slúžiť na výrobu najčistejšej energie.

Keď si postupne odrátame bezpečnostné a prevádzkové náklady, amortizáciu takýchto solárnych elektrární, nakoniec to určite bude ten najlacnejší spôsob, ako získať energiu. Stopercentne!

Zaujímavé je ešte jedno číslo. Len približne 0,1 percenta v súčasnosti vyrobeného vodíka sa využíva v doprave. Kde sa uplatňuje zvyšných 99,9 percenta?

V priemysle. Vodík je potrebný napríklad na výrobu čpavku a umelých hnojív, kde dochádza k priamej syntéze vodíka s dusíkom. Ďalej napríklad pri hydrogenáciách, v petrochémii, v potravinárstve pri výrobe tukov a podobne. Dusík sa získava frakčnou destiláciou vzduchu. Nuž a vodík sa získava často z ropy alebo zo zemného plynu.

Minister hospodárstva Richard Sulík prišiel s nápadom, že by sa na výrobe vodíka mohli podieľať atómové elektrárne. Bolo by to čisté riešenie?

Nie. Zoberte si už len fakt, že ešte stále nevieme, čo s jadrovým odpadom. Je to možné využiť v najbližšej budúcnosti, ale z dlhodobého hľadiska to nemá potenciál. A zdroje uránu takisto nie sú nekonečné. Jediné, čo je z pohľadu ľudstva nekonečné, je voda a slnko.

Vyrábali by púštne elektrárne aj niečo iné okrem vodíka?

Kyslík. Na dva gramy vodíka by to bolo 16 gramov kyslíka. A ten má tiež široké možnosti využitia. Na raketový pohon. V zdravotníctve, v metalurgii, pri zváraní a podobne. Krajiny, kde by sa tieto elektrárne postavili, by mohli predávať vodík aj kyslík.

Znamená to, že na odklone ľudstva od fosílnych palív by mohli zarobiť rovnaké krajiny, ktoré zbohatli vďaka rope?

Samozrejme. Ležia v priaznivej púštnej oblasti. Saudská Arábia by mohla predávať vodík. Ale toto riešenie nie je viazané na Saudskú Arábiu, kde je zdroj ropy. Tentoraz by to malo celosvetové uplatnenie. Išlo by o to, ktorý štát by sa toho šikovne chytil. Najvhodnejšia je podľa mňa Austrália. Ide o demokratickú krajinu, kde nehrozia konflikty, majú pomerne rozsiahle púšte. Austrália by rýchlo zbohatla. Ale to sa môže podariť hocikde. V Mexiku, USA, Peru, Chile. Čím bližšie k rovníku, tým lepšie.

Prečo sa vodík zatiaľ nepresadil? Často sa prízvukuje slabá sieť čerpacích staníc. Nie je to však dané samotnými vlastnosťami vodíka?

Vodík je najľahší plyn. A najmenej viskózny, čo znamená, že treba najlepšie tesnenia, pretože uniká aj cez tie najmenšie dierky. Najhoršie je, že so vzduchom vytvára výbušnú zmes, a to v širokom rozpätí koncentrácií od štyroch do 74 percent. Príkladom bola havária vzducholode Hindenburg v roku 1937. Preto sú odvtedy balóny plnené héliom a nie vodíkom. Vodík je ľahší ako hélium, bolo by ho potrebné oveľa menšie množstvo. Doprava vodíka, jeho skladovanie a manipulácia s ním je spojená s určitým bezpečnostným rizikom. Lenže mnohé veci už sú po praktickej stránke zvládnuté, veď vidíte, že v autách sa to podarilo zvládnuť. Len treba dopracovať niektoré detaily. Žiadny zásadný problém v tom nevidím, najmä ak by sa na výskum venovali v tomto smere značné prostriedky.

Stále sme sa zhovárali o využití rozľahlých púští. No neskrýva sa energetický potenciál priamo u nás doma – na strechách? Belgickí vedci z Katolíckej univerzity v Leuvene len nedávno predstavili solárny panel, ktorý priamo vyrába aj vodík. Každý by si vyrábal vodík sám, aj do zásoby. Odpadli by veľké náklady s transportom. Nie je práve toto cesta?

Tých možností je viacej. Napríklad rozľahlé parkoviská by sa mohli pokryť solárnymi panelmi. A určite prídu ďalšie objavy. Z môjho pohľadu sú však iné možnosti pohonu v budúcej doprave ako vodík takmer vylúčené.

Malo by sa aj Slovensko zamerať na vodík?

Určite. Na Technickej univerzite v Košiciach sa vodíku už venujú, testujú zariadenia, vodíkové články, skúšobné automobily. Tak prečo nie? Toto má budúcnosť na rozdiel od iných vecí, ktoré takú budúcnosť asi nemajú.

Napríklad?

Akumulátory do elektromobilov vyrobené z lítia. Česko môže mať v tomto smere zlatú baňu, pretože objavili v Krušných horách ložisko lítia. Ale stále ide o dosť vzácny a takisto nedostatkový kov, nevraviac o regenerácii takýchto akumulátorov. Nevraviac ani o problémoch s nabíjaním, najmä na husto osídlených sídliskách. Nuž a potom ropa. Hoci som „ropár“, je mi jasné, že keď sa vyčerpá, tak jednoducho bude koniec. Bude chýbať.

Chemik Ján Vojtko.

Ján Vojtko (1940)

chemik

  • Dlhodobo sa venoval petrochémii, ale aj inej organickej výrobe.
  • Pracoval aj pre priemysel, zaoberal sa okrem iného aj chuťami a vôňami, zlepšil niekoľko prísad používaných vo voňavkách, pracích práškoch a tiež esencií využívaných v potravinárstve či liehovarníctve. Optimalizoval niekoľko výrob v priemysle.
  • Zaviedol originálnu technológiu výroby cyklopentanónu z dimetyladipátu v prítomnosti vody a metanolu, základnej suroviny pre výrobu jazmínového ketónu – výsledkom je jazmínová vôňa, jedna zo základných vôní v parfumérii.
  • Od roku 1962 do roku 2007 pôsobil na Fakulte chemickej a potravinárskej technológie Slovenskej technickej univerzity v Bratislave.
  • Od roku 2005 do roku 2017 prednášal fyzikálnu, organickú chémiu a technológiu na Katedre chémie a fyziky Pedagogickej fakulty Katolíckej univerzity v Ružomberku.

© AUTORSKÉ PRÁVA VYHRADENÉ

Páči sa Vám tento článok? Prosíme, podporte kvalitnú žurnalistiku.

Cieľom denníka Pravda a jeho internetovej verzie je prinášať Vám každý deň aktuálne spravodajstvo, rozhovory, komentáre, reportáže, videá, ďalšie užitočné a praktické informácie ako aj čítanie a obsah pre zábavu a voľný čas.

Na to, aby sme pre Vás mohli stále a ešte lepšie pracovať, potrebujeme i Vašu podporu. Ďakujeme Vám za akýkoľvek finančný príspevok.

Podporiť Poslať SMS Predplatiť denník
#vodíkový pohon #solárna energia #púšť
Sleduj najnovšie články na našom Facebooku