Fyzika a klasická energetika

Skončila nejhroznější válka v historii lidstva a vítězné mocnosti zabíraly poražené Německo. Za prvními liniemi spojeneckých armád kráčeli vědci a technici, aby našli a odvezli vše, co uznali, že bude vhodné pro ekonomiky jejich států.

(Pokračujeme v seriálu: první díl vyšel 24. 6. 2015 zde  http://www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/1705-jak-to-bylo-s-fuzi-cast-prvni, druhý díl 24. 9. 2015 zde http://www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/1749-jak-to-bylo-s-fuzi-cast-druha, třetí 28. 11. 2015 zde http://www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/1750-jak-to-bylo-s-fuzi-cast-treti, čtvrtý 28. 1. 2016 zde http://www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/1771-jak-to-bylo-s-fuzi-cast-ctvrta , pátý 28. 2. 2016 zde http://www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/1770-jak-to-bylo-s-fuzi-cast-pata, šestý 27. 3. 2016 zde http://www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/1816-jak-to-bylo-s-fuzi-cast-sesta )

V běžném životě si nevšímáme spousty samozřejmých věcí. Přitom je náš život na planetě Zemi vlastně velmi křehký a závisí na přírodních zákonech, které nemůžeme ovlivnit, i kdyby naše civilizace byla sebevíc vyvinutější a mocnější. Příklad za všechny: přesná vzdálenost od Slunce, která poskytuje teplotu vhodnou pro život. Ale co kdyby některý z těch „samozřejmých“ fyzikálních jevů chyběl? Co by znamenalo pro lidstvo a vůbec pro život na Zemi, kdyby například zmizelo zemské magnetické pole? Představme si Zemi bez geomagnetismu. Taková jednoduchá změna by měla nedozírné, až drastické následky.  I když není pravděpodobné, že by se to někdy skutečně stalo, můžeme si myšlenkově zaexperimentovat.

„Voda je uhlí budoucnosti. Energií zítřka je voda, rozložená elektrickým proudem na vodík a kyslík. Tyto prvky zajistí na nedozírnou dobu energetické zásobování Země,“ napsal v roce 1870 Jules Verne. Vynálezci na celém světě vytrvale pracují na zařízeních, která mají z této – dnes již mnohdy drahocenné – tekutiny vyprodukovat energii.

V periodické tabulce najdeme chemické prvky uspořádané v úhledných sloupcích a řadách, což nám pomůže odhadnout jejich vlastnosti. Pro chemiky je to první referenční bod pro další bádání – jak například vyvinout lepší katalytické konvertory nebo jak rychleji vyrobit beton, popř. vyhledat nejlepší materiály pro lékařské implantáty. Většina látek ve vesmíru se však nevyskytuje - tak jako na povrchu Země – v chladných a klidných podmínkách. Více než 99,9 % hmoty se nachází na planetách a hvězdách v prostředí vysokých teplot a zejména ohromných tlaků. A o vysokotlaké oblasti toho moc nevíme. Novodobí „alchymisté“ se však začínají pomalu zabývat i touto oblastí, tj. prostředím vysokých tlaků, a dosud známé fyzikální a chemické vlastnosti látek upřesňují. Vysoké tlaky mění například kapaliny v pevné látky, nekovy na kovy atd. Cílem technologů a chemiků je však nejen lépe pochopit chemii naší planety a jiných planet, ale také nalézt materiály, které jinak reagují, skladují energii účinněji nebo dokonce vedou elektřinu při pokojové teplotě, aniž kladou elektrickému proudu odpor.

Mluví-li se v poslední době o energetice, pak jsou ústředím tématem především emise skleníkových plynů a hrozba globálního oteplování. Jak by to však vypadalo, kdybychom spočítali, kolik lidí energetika připraví o život? Uvažujme různé dnes používané energetické zdroje v celém jejich životním cyklu – od dolování surovin přes výstavbu elektrárny a její provoz až po likvidaci odpadů. Na toto téma už vzniklo několik studií, možná budeme jejich výsledky překvapeni.

Elektřinu nelze skladovat. V síti jí musí být právě tolik, kolik zákazníci v danou chvíli požadují. Nerovnováha mezi výrobou a odběrem může způsobit plošný výpadek elektřiny na menším či větším území. A je tu ještě jedno úskalí – elektřina se řídí Kirchhoffovými zákony a nikoliv obchodními kontrakty. A tak když na pobřeží severního Německa fouká vítr, přebytek elektřiny se valí propojenou přenosovou sítí i do Čech a ohrožuje stabilitu naší soustavy. Bezproudí, neboli tzv. blackout, má pro naši na elektřině zcela závislou „civilizovanou“ společnost nedozírné následky. Mnoho zemí s ním má velmi konkrétní zkušenost a u nás je jen otázkou času, kdy přetečení velkého množství elektřiny z neřiditelných severoněmeckých větrných elektráren ochromí i naší zatím velmi „statečnou“ rozvodnou síť.