Prostý a překvapivě účinný princip řešený v diplomové práci českého studenta chce přivést elektricky poháněnou železnici do zemí, kde se běžný typ dopravy nevyplatí. Výroba elektřiny ze Slunce dnes v Čechách nemá zrovna nejlepší pověst, což ovšem neznamená, že dále za našimi humny by ji nemohli ocenit.
Sluneční záření vždy představovalo a stále představuje snadno dostupný zdroj energie. A ve spojení s moderními technologiemi a chytrými nápady dokáže více, než bychom čekali.
Ukazuje to i práce Jaroslava Tichého, dnes už bývalého studenta Dopravní fakulty Univerzity Pardubice a nyní již člena týmu inženýrů ve společnosti Siemens, který si v loňském roce odnesl cenu české pobočky koncernu za nejlepší studentskou práci řešenou ve spolupráci se společností Siemens. Představil prostý koncept vlaku, který se pohybuje jen s pomocí sluneční energie. A ukázal, proč by tento „vědecko-fantastický“ dopravní prostředek nemusel mít do praxe tak daleko, jak by se mohlo na první pohled zdát.
Koupeme se ve slunci
Na zemský povrch každoročně dopadá zhruba pětkrát tisíc více energie, než kolik jí lidstvo dnes spotřebuje. Je jí tedy více než dost a nemění to ani fakt, že při výrobě elektřiny ze slunce nikdy nezachytíme více než její jednu desetinu nebo pětinu. Pozemské rostliny vystačí už dlouho s tím, že zachytí jenom jedno až čtyři procenta energie záření naší hvězdy.
Sluneční energie má i výhodu, že není úplně „řídká“. Jinak řečeno, když slunce svítí, jeho příkon je poměrně velký (ovšem zdaleka se nemůže rovnat ropě, která je energeticky mnohem „hustší“). Pro srovnání: z hektaru řepky získáme tunu paliva, která má stejnou celkovou energii, jakou vyrobí za rok fotovoltaické panely na ploše 10 x 10 metrů.
Samozřejmě elektřina má jednu nevýhodu: nelze ji v současné dobře levně a účinně skladovat. Ale pokud můžeme solární energii rovnou spotřebovávat, může být zajímavá. Jak moc, to dokládá i diplomová práce Jaroslava Tichého.
Pojede to?
Základní otázka jeho oceněné práce je jednoduchá: je možné vlak pohánět jen sluncem, tedy slunečními panely umístěnými přímo na vagonech? Odpověď zní ano, a poměrně svižně.
Nemá smysl ovšem vymýšlet něco příliš složitého. Navržený vlak tvoří vagony běžných rozměrů s vrstvou fotovoltaických panelů na nízké konstrukci nad střechou (nad střechou proto, aby je proud vzduchu obtékal a chladil). Všechny vagony jsou vybaveny i jednoduchým elektromotorem, zato nemají baterie a jsou přímo odkázány na rozmary počasí.
Vcelku jde tedy o nejprostší a nejlevnější možný typ solárního pohonu. Výkony jsou však zajímavé. Fotovoltaické panely na střechách vagonů dokážou vlak rozjet na rovině rychlostí od 20 do 40 kilometrů za hodinu. Dlouhý vlak je rychlejší, než samostatný vagon, neboť má podobný odpor vzduchu, ale více motorů za sebou. Celá souprava by realisticky mohla za průměrný den ujet zhruba dvě stě kilometrů.
Autor diplomové práce samozřejmě nezastírá, že je podobný typ pohonu vhodný jenom pro některé země a jako nejvhodnější místo ze zvažovaných označil nakonec Brazílii. Slunce tu svítí po celý rok velmi vyrovnaně a den je dlouhý.
Mimochodem, v českém prostředí je fotovoltaika pro přímý pohon na dráze nepoužitelná. V létě u nás sice slunce svítí o něco více než v průběhu průměrného brazilského dne, ovšem během zimy je tak nízko nad obzorem, že množství energie dopadající na střechy vagonů je zhruba desetkrát menší než v létě. To rozhodně nestačí.
Ruda se nezkazí
Vzhledem k nízké maximální rychlosti a nespolehlivosti dodávek lze jen těžko uvažovat, že by „sluneční vlaky“ hrály vůbec nějakou roli v běžné osobní přepravě. I když například takový výletní vláček od hotelu na pláž poháněný sluneční energií reálný je. Autor navrhuje využití pro dopravu zboží, které nepodléhá zkáze, konkrétně rudy z dolu na zlato a hliník v brazilském Alto Horizonte. U té také nehrozí znehodnocení, takže případné průtahy v dopravě způsobené nepřízní počasí by neměly představovat ani významné ekonomické škody.
Vyčíslit výhody nezabere mnoho času. Je v podstatě jediná: nízká cena. Vagony mají jednoduchou a levnou konstrukci a solární pohon v této konfiguraci je zřejmě tím nejlevnějším možným.
Pro Čechy může být překvapivé, že solární pohon může být levný, ale je to klam z luxusu. Zapojit fotovoltaiku do české rozvodné sítě je komplikované, protože ji budujeme v podstatě už celé století a dnes je to velmi složitý, precizně řízený systém, od nějž zákazníci čekají naprostou spolehlivost dodávek. Fotovoltaika v něm představuje destabilizující prvek.
Ale v místech, kde slunce svítí nejvíce – tedy ve velké části rozvojového světa – elektřina představuje často nedostupné zboží. Vůbec nějaké dodávky jsou (v případě solárního pohonu na vagonech doslova) požehnání z nebe. Ekonomickým plusem je i to, že fotovoltaika nevyžaduje palivo, jehož doprava na místa bez rozvinuté infrastruktury je neúnosně drahá.
Slunce je levné
Ceny panelů navíc už několik let padají o dvacet až třicet procentních bodů za rok (loni o více než třetinu). Situace je tak zcela jiná než před několika lety. Slunce je dnes nejlevnějším řešením pro elektrifikaci odlehlých tropických oblastí.
Pokles cen bude také v nejbližší době téměř jistě pokračovat. Nejenže výrobní technologie se dále vyvíjí, ale také výrobci, hlavně čínští, v posledních letech investovali ohromné částky do nových linek. Jejich využití ovšem není tak velké, jak by si přáli. Obor je pod velkým cenovým tlakem, a dokud nedojde k jeho konsolidaci, ceny se zvyšovat nebudou.
V méně rozvinutých oblastech světa by tedy vlak poháněný sluncem mohl být levnější než jakýkoliv jiný typ pozemní dopravy. A v tak rizikovém prostředí mohou nízké náklady na pořízení i provoz znamenat rozhodující krok od planých úvah k realizaci.
Slunce tak sice nedokáže pohánět vyspělé ekonomiky, ale kvůli tomu nemá smysl na ni zanevřít. Jak ukazuje příklad práce Jaroslava Tichého, současné technologie jeho využití dávají konstruktérům do rukou možnost vytvářet novátorská řešení starých problémů.
Zdroj: Článek by převzat z časopisu Visions, jaro 2012 společnosti Siemens
