Václav Smil: nápady génia, který může zachránit planetu

Václav Smil, myšlenky, které mohou změnit svět

Cestu vytyčil ekolog Václav Smil, výzkumník na University of Manitoba, v Kanadě, autor knihy „Vynález a inovace: Stručná historie humbuku a neúspěchu“, ve kterém s nedůvěrou těm, kdo slibují mimořádné a nedosažitelné vynálezy, řekl svůj „seznam přání“ zachránit svět, přičemž nohy držel ukotvené v realitě. Napsal více než 40 knih a téměř 500 článků o energii, životním prostředí a technologiích.. V roce 2010 byl časopisem Foreign Policy jmenován jedním ze 100 nejlepších globálních myslitelů a v roce 2014 se stal členem Řádu Kanady. Pro Einaudi zveřejněno Čísla nelžou. Krátké příběhy k pochopení světa (2021 a 2023) a Jak svět skutečně funguje. Energie, jídlo, životní prostředí, suroviny: odpovědi vědy (2023).

„Hlavní novinky se podle mého názoru – vysvětluje – týkají řady problémů, které musíme naléhavě řešit. Zaměřují se na oblasti, které budou mít největší dopad na lidskou pohodu a životní prostředí a kde již existuje množství znalostí, na kterých lze stavět.“

Co teď opravdu potřebujete?

Zbavte se fosilních paliv pro dopravu a k tomu potřebujete superbaterie, efektivnější pro uložení dostatečného množství elektřiny pro dopravní prostředky: lithium-iontové baterieDnes se používají k napájení elektromobilů, mobilních telefonů, notebooků a dalších přenosných elektronických zařízení a jsou v současnosti vaší nejlepší volbou. Nejlepší typ na trhu má energetickou hustotu 755 Wh/l a mezitím kalifornský Amprius Technologies vyvíjí novou generaci lithiových baterií, které jsou schopné pojmout 1150 Wh/l.

Proč se stále více používají lithium-iontové baterie?

Vezměme si jako příklad lithium-iontové baterie elektrických kol:

LITHIUM ION (Li-Ion) baterie jsou nyní nejrozšířenější technologií ve světě elektrokol, protože díky jejich poměr výkonu a hmotnosti, dokáže cestovat na dlouhé vzdálenosti na jedno nabití, snížení hmotnosti o 60 % u klasických olověných baterií.

Mají velmi nízké samovybíjení a díky častému dobíjení nemají tzv. „paměťový efekt“. Vnitřní řídicí jednotka (BMS) řídí napětí každého jednotlivého článku ve fázi vybíjení i nabíjení, aby nedošlo k poškození celé sady baterií.

Přetahování lanem mezi energiemi

A přesto, navzdory zlepšení, energetická hustota baterií zůstává hluboko pod hustotou kapalných paliv, která stále dominují dopravě: benzín dosahuje 9600 10.300 Wh/l, letecký petrolej 10.700 XNUMX Wh/l, nafta a XNUMX XNUMX Wh/l. Proto, mělo by být možné překlenout propast mezi energetickou hustotou baterií a fosilních paliv.

Za posledních 50 let se maximální hustota energie používaných baterií pětinásobně zvýšila. Pokud tuto sazbu udržíme dalších 50 let, dostaneme se na 3750 787 Wh/l. Výsledek, který by usnadnil těžkou přepravu po silnici a po moři elektrickými vozidly a který by však stále nestačil pro pohon elektricky poháněného Boeingu XNUMX.

Síla luštěnin

Pokud jde o zemědělství, pokud chcete, aby bylo udržitelné, není to o nic menší výzva. Jde o činnost s velmi vysokým dopadem v důsledku spotřeby vody, využívání půdy a uvolňování znečišťujících dusíkatých hnojiv. Klíčovou novinkou by podle Smila byla schopnost vyvíjet rostliny, které nepotřebují chemická hnojiva (v roce 2020 se na zemědělskou půdu dostalo 113 milionů tun, o 40 % více než v roce 2000): jedná se o rostliny schopné přirozeně absorbovat dusičnany jako luštěniny do, které využívají výhod symbiotických mikroorganismů připojených ke kořenům. Klíč by byl izolování genů luštěnin, které umožňují fixaci dusíku, a jejich přenos do rostlin obilovin a zeleniny.

produktivní fotosyntéza

Potřebujeme také produktivnější fotosyntézu – rostliny jsou při přeměně sluneční energie na biomasu opravdu neefektivní. Pouze polovina slunečního záření, které dopadá na rostlinu, může být využita při samotné fotosyntéze., procento, které po odečtení světla odraženého listy klesne na 44 %. Krok za krokem se nakonec odhaduje, že pouze 4,5 % sluneční energie se přemění na sacharidy.

I relativně malé zlepšení by tedy znamenalo velký rozdíl ve výnosech plodin a následně v celosvětové dostupnosti potravin, které by adekvátně nasytily populaci, která by do roku 10.000 mohla dosáhnout 2050 miliard. zlepšit proces syntézy biomasy, například identifikací genů, díky nimž jsou kořeny efektivnější při shromažďování vody a živin, a jejich následným začleněním do DNA všech rostlin považovaných za zajímavé. Dále by bylo nutné vybrat rostliny s vyššími výnosy a rychlejším růstem.

Iluze Václava Smila a samočistící fotovoltaické systémy

Obnovitelné téma, na dosah každého. Smil myslí na samočistící fotovoltaické systémy, které lze aplikovat jako barvy na stěny a jako sklo v oknech budov. Fotovoltaické systémy, které přeměňují sluneční energii na elektřinu, lze instalovat na jakékoli slunné místo. Nejpokročilejší verze si udrží svůj výkon po dobu nejméně 20 let.

Ideální by tedy bylo pokrýt města těmito systémy, dzlikvidujte fotovoltaické povlaky aplikovat v jakémkoli městském povrchu, zavést elektřinu vyrobenou v místních sítích. Přirozeně je to hra, jestli jsou tyto vložky také samočistící, takže zůstanou funkční i v průběhu času.

Blížíme se k snu Václava Smila: solární okna, která vyrábějí elektřinu, jsou již na trhu. Symbolickým příkladem je společnost Pilkington, která vyrábí samočistící okna, jejichž fotokatalytické povlaky reagují se slunečním zářením a rozbíjejí a rozpouštějí nečistoty. Dalším krokem bude učinit tyto materiály cenově dostupnými a přizpůsobitelnými, aby je měl každý k dispozici.

Počátky fotovoltaického skla…

La historie fotovoltaického skla začala před třemi lety, kdy výzkumný tým z katedry materiálových věd na University of Milano-Bicocca podařilo se mu podnik, který by mnohým mohl připadat jako sci-fi. Tým předznamenal příchod fotovoltaického skla, schopného vyrábět elektřinu pomocí světla .

Tento typ solárního systému lze bez problémů integrovat do architektury velkých budov i mimo ně. Rozdíl oproti obyčejnému sklu spočívá v přidání opticky aktivních materiálů , nanosféry, které absorbují světlo a znovu ho vyzařují jako energii. Desky se vkládají do a trojité dvojsklo a zaručují termoakustickou izolaci a ochranu fotovoltaického zařízení před okolním prostředím.

Jaké jsou výhody fotovoltaických oken?

Okna se sklem PV integrovaný nabízejí několik výhod, ve skutečnosti jsou to struktury docela stabilníbez negativního dopadu na odolnost. Navíc nadměrně nesnižují přirozené záření domova, protože zaručují až 80% průhlednost. Naopak zajišťují poměrně vysoký výkon, jsou vyrobeny s Ekologické materiály, mají nízké náklady a umožňují větší úspory energie ve vaší domácnosti.

Jaké jsou nevýhody fotovoltaického skla?

Jako každý výrobek má i fotovoltaické sklo své nevýhody. To druhé lze vidět z hlediska účinnost Ve skutečnosti lze tradiční fotovoltaický systém orientovat a naklánět podle slunečního záření. Fotovoltaická okna však vždy stát vzpřímeně a tato poloha snižuje produkci energie oproti klasickému panelovému systému.

skutečné zelené plasty

Potřebujeme také skutečně „zelený“ plast. Světová produkce plastů se blíží 400 milionům tun ročně, z nichž téměř všechny končí na skládkách. Pouze menšinová část je recyklována a k tomu by podle Smila bylo nutné vyrábět skutečně biologicky rozložitelné plasty v průmyslovém měřítku a nízkonákladovými procesy, například vyrobené z odpadních materiálů nebo produkované mikroorganismy.

planetární horečka

Proti planetární horečce – dodává učenec – není vyloučeno, že se jednoho dne budeme muset uchýlit k „obřímu slunečnímu stínítku“, aplikovanému ve vesmíru a schopnému odklonit 1 až 2 % slunečního světla. Tato bariéra by musela být zaparkována asi 1,5 milionu kilometrů daleko, v bodě mezi Sluncem a Zemí, kde se jejich gravitační síly vzájemně ruší, aby struktura zůstala ve stabilní poloze. V tuto chvíli je to kontroverzní a nákladná vyhlídka a Smil to považuje za „vtip“, když se dostatečně nesníží emise CO2.

To ale není pro Václava Smila vše...

Tím naléhavé a možné inovace nekončí, uzavírá Smil. Jeho kniha má být uklidňujícím popisem toho, jak mohou být technologie a kreativita rozhodující při řešení velkého dramatu současnosti: změny klimatu.