Čistenie oblohy a vesmíru

O čo ide v našej snahe o rýchlosť? Od počiatku vekov sme vždy túžili pohybovať sa rýchlejšie a zájsť ďalej a stále sme nachádzali a vylepšovali spôsoby, ako to dosiahnuť. Boli sme vždy posadnutí rýchlosťou, a to od pretekov vozov v starom Ríme až po postavičku v kreslenom seriáli, ktorá dostala meno „Speedy Gonzales“.

Pri spätnom pohľade si myslím, že skutočný bod obratu prišiel s priemyselnou revolúciou. Vynález parného stroja a Stephensonovej lokomotívy pod názvom Rocket naozaj umožnil urýchliť ďalší vývoj. Zakrátko nato sme vynašli spaľovací motor, ktorý využíval energiu fosílnych palív v petrochemickom priemysle a potom to zrazu prišlo. Vitajte vo svete osobných, nákladných automobilov, lietadiel a vlakov.

A tu sme sa zastavili? Nie, ani sme sa len nestihli nadýchnuť. Namiesto toho sme začali vyvíjať naftové, letecké palivo a palivo pre vesmírne rakety, aby sme tak mohli zvýšiť naše nároky a dosiahnuť rýchlosť najmenej 28 700 km/h, aby sme sa dostali až za hranice zemskej atmosféry!

Čo nás to stálo?

Všetky tieto inovácie sú dôkazom našich inžinierskych schopností, ale z dlhodobého hľadiska, čo nás naozaj stál takýto pokrok? (a nehovorím o peňažnej hodnote, z ktorej by sa nám zakrútila hlava).

Predovšetkým sme dokázali vydrancovať pozemské zásoby fosílnych palív. Zásoby nie sú neobmedzené a už v blízkej budúcnosti sa nám minú.

Potom sú tu emisie, ktoré vznikajú pri spaľovaní fosílnych palív. Vedeli ste, že tieto emisie nie sú iba hlavným prispievateľom ku globálnemu otepľovaniu a zmeny klímy, ale aj to, že samotná doprava sa podieľa jednou pätinou na všetkých emisiách CO² vo svete? Viem, je ťažké si to predstaviť, však? Keď však nastúpime do našich áut, prispievame 39 % k tomuto objemu emisií.

K tomu si pripočítajme škodlivé znečisťujúce látky uvoľňované do životného prostredia, ako napríklad benzén, jedovatá ortuť, kyslé dažde a oxid uhoľnatý, ktoré môžu všetky ovplyvniť zdravie ľudí – a teraz môžete vidieť, ako skutočné náklady rastú.

Pri všetkých dnešných technológiách preto určite musí existovať aj iný, udržateľnejší spôsob, ako poháňať našu dopravu a uspokojiť našu potrebu rýchlosti.

Hovorme o tom, čo je zjavné

Jednou z najzreteľnejších a čoraz populárnejších možností je vzostup v používaní elektrických vozidiel (EV). Len v Spojenom kráľovstve sa vláda zaviazala od roku 2020 postupne ukončiť výrobu nových vozidiel s benzínovým a naftovým motorom do roku 2030, pričom nové autá a dodávky dosiahnu nulové emisie do roku 2035.

Takže je to vyriešené, hovoríte si... avšak stále sú tu výzvy, ktoré je potrebné riešiť, kým si všetci budeme môcť vydýchnuť (doslova). Má napríklad každý jednoduchý prístup k nabíjaniu svojho elektrického vozidla? K dispozícii musí byť obrovská infraštruktúra na nabíjanie, ktorá by podporila požiadavky celej krajiny. V Spojenom kráľovstve sa minulo už viac ako 2 miliardy libier na podporu vozidiel s nulovými emisiami, pričom stratégia vývoja nabíjacej siete elektrických vozidiel do roku 2030 počíta s 300 000 verejnými nabíjacími stanicami.

Skôr však, ako sa poponáhľate pripojiť svoje nové EV vozidlo, položte si tieto otázky: dokáže elektrická sieť Spojeného kráľovstva podporovať infraštruktúru EV? A čo je ešte dôležitejšie, aký zdroj elektrickej energie bude napájať tieto nabíjacie miesta – do akej miery je udržateľný?

Dobrou správou je, že elektrická sieť v Spojenom kráľovstve je navrhnutá tak, aby zvládla špičky a prepady spotreby energie počas dňa i roka a má dostatok voľnej kapacity na pohodlné pokrytie nárastu, ktorý prinášajú elektrické vozidlá – najmä preto, že väčšina z nich sa bude nabíjať cez noc, keď je dopyt najnižší.

Pokiaľ ide o udržateľnosť, zostáva ešte mnoho práce. Ak sa pozrieme na dokument UK Energy in Brief 2022 (Stručný prehľad energie vo Veľkej Británii v roku 2022), ukáže sa, že 45% elektrickej energie v Spojenom kráľovstve sa v roku 2021 stále vyrábalo z tradičných, neudržateľných zdrojov plynu, ropy a uhlia a 39 % z udržateľnejšej vodnej, veternej a solárnej energie. Ak je teda hlavným zdrojom energie na výrobu elektriny stále spaľovanie fosílnych palív, sú elektrické vozidlá také udržateľné, ako sme predpokladali?... a to sme ešte nehovorili o materiálnych stránkach, ako je ťažba lítia pre batérie!

Napriek všetkému však môžu byť elektrické vozidlá až o 70 % energeticky úspornejšie ako naftové a benzínové vozidlá. Vozidlá s naftovými motormi dosahujú palivovú účinnosť ledva 40 % a spaľovacie motory plytvajú alebo strácajú 50 % energie v palive. Elektrické vozidlá sú okrem toho omnoho vhodnejšie pre životné prostredie, keďže vypúšťajú do ovzdušia menej toxických znečisťujúcich látok a skleníkových plynov. Z výskumu Európskej energetickej agentúry vyplýva, že aj po zohľadnení spôsobu výroby elektrickej energie sú uhlíkové emisie z elektrických vozidiel stále o 30 % nižšie ako v prípade benzínových alebo naftových vozidiel.

A čo rýchlosť? Nepodceňujte našu alternatívu voči elektrine, benzín a nafta stále dokážu ponúknuť slušnú hodnotu za peniaze, od Porsche Taycan, ktoré dosiahne rýchlosť 100 km/h za 2,4 sekundy a maximálnu rýchlosť 260 km/h až po Rimac Nevera dosahujúci 100 km/h za 1,74 sekundy a maximálnu rýchlosť 415 km/h. Je to extrémny príklad, ale treba ho vziať do úvahy!

Stále hore, hore a ďalej!

Nemôžeme však hovoriť o posadnutosti človeka pohybom bez toho, aby sme sa pozreli na obluhu a preskúmali letectvo. Ako vyčistíme naše nebo?

Letecký priemysel si uložil výzvu do roku 2050 dosiahnuť čisté nulové emisie uhlíka. Aby sa to podarilo, musí riešiť otázku udržateľného leteckého paliva (Sustainable Aviation Fuel, SAF). Používaním paliva SAF, ako sú odpadové oleje a tuky, by sa podľa Medzinárodnej asociácie leteckej dopravy mohli emisie z leteckej dopravy znížiť až o 80%. Ja viem! Lietať na palivo zo starého oleja pri výrobe čipsov: kto by si to pomyslel? SAF však možno vytvoriť aj z rôznych zelených zdrojov, ako je poľnohospodársky odpad a uhlík zachytený priamo zo vzduchu – jediné, čo bráni jeho širšiemu používaniu, sú vysoké výrobné náklady a nízka dostupnosť SAF. Aké ďalšie možnosti môžeme zvážiť? V našom podcaste DesignSpark hovoríme s predstaviteľmi spoločnosti Cranfield Aerospace Solutions, ktorá prerába pohon existujúceho lietadla z fosílnych palív na technológiu vodíkových palivových článkov.

Táto technológia produkuje nulové emisie CO², má 1/10 energetickú hustotu vo svojich batériách v porovnaní s konvenčným leteckým palivom a je lacnejšia. V podstate stavajú prvé plne certifikované lietadlo poháňané vodíkovým palivom s nulovými emisiami CO².

Pri počúvaní podcastu sa dozviete o projekte „Project Fresson“ a o tom, ako bola dokončená fáza návrhu lietajúceho prototypu a teraz sa uskutočňujú skúšky trvanlivosti a výroba.

Dozviete sa viac o výzvach, ktoré musia riešiť pri montáži systému do lietadla, pretože vodikový pohon vyžaduje veľa priestoru. Je iróniou, že hoci vodík je najľahší prvok známy človeku, vyžaduje si mnoho ťažkého materiálu, ktorý ho udrží, pretože vodík chce unikať ako plyn cez všetky materiály. To, čo dosiahli pri montáži systému je neuveriteľné a jedinečné, pretože nainštalovali systém vodíkových palivových článkov (HFC) do 110 % priestoru, v ktorom sa nachádzal predchádzajúci motor. Tak vznikol v súčasnosti priestorovo najúspornejší systém HFC na svete, na čo sú všetci autori právom hrdí.

Hovoria o budúcnosti a o miere škálovateľnosti ich modelu, výzvach, ktoré prináša a o nadšení z prvého certifikovaného letu, ktorý zarobil peniaze, pričom čoskoro príde preprava cestujúcich a nákladu — a to všetko s vodíkovým pohonom. To nechcete zmeškať, naozaj prichádza 3. revolúcia v letectve. Vypočujte si podcast teraz!

Samozrejme, nie všetky znečisťujúce látky sú neviditeľné emisie. Človek je tiež zodpovedný za tvorbu odpadu pri vývoji technológie a vytvára nové výzvy spojené s čistením.

To je zjavné aj pri vesmírnom odpade. Ako odstránite 8 000 ton odpadu na našej obežnej dráhe? O čo ide? Môže to byť čokoľvek, čo pochádza od človeka a čo už nedokážeme kontrolovať. Odpad môže mať rôznu veľkosť a zloženie: môže to byť nefunkčná družica hmotnosti 4,5 ton, odhodený skrutkovač počas opravy vesmírnej stanice, až po zamrznutý moč! A najmä je nebezpečný... pohybuje sa rýchlosťou 7 km za sekundu (to je to isté, ako prekonať vzdialenosť 800 km z Marseille do Paríža za menej ako minútu) a pri náraze spôsobí explóziu.

Mohli by ste sa spýtať, či je to naozaj taký problém? Veď je to vysoko a nám to predsa neprekáža?

Nie je to tak. Je dôležité udržiavať našu obežnú dráhu v čistote, aby sme si ochránili náš každodenný technický život a aby sme zostali pripojení. Spoliehame sa na družice pri navigácii vo vozidle, pri pozeraní televízie a používaní mobilných telefónov. Európska vesmírna agentúra preto prichádza s iniciatívou Clean Space Initiative (Čistý vesmír), ktorá ho pomáha vyčistiť a tiež prichádzať s technickými riešeniami pre vesmír.

O všetkých výzvach porozpráva riaditeľ iniciatívy Čistý vesmír v našom podcaste – je to fascinujúce rozprávanie! Zrejme sa nikdy nevzdáme našej túžby pohybovať sa rýchlejšie a zájsť ďalej – otázkou pre budúcnosť však zostáva, či to dokážeme ekologickejším spôsobom?