Můžeme Saharu pokrýt solárními panely?TED-Ed

Thumbnail play icon
Přidat do sledovaných sérií 33
83 %
Tvoje hodnocení
Počet hodnocení:37
Počet zobrazení:2 526
Rozsáhlá nevyužitá plocha, kde celý rok svítí slunce. Saharská poušť. To by bylo ideální místo pro stavbu obrovské solární elektrárny! Ale opravdu by se to dalo uskutečnit, nebo je realita složitější?

Přepis titulků

„Jsme ponořeni v 5000× větším množství energie, než kolik ročně spotřebujeme.“ Každý den dosáhnou písky v Saharské poušti až 80 stupňů Celsia. Poušť se rozpíná na více než 9 000 000 km² a každý rok obdrží asi 22 milionů terawatthodin energie ze Slunce. To je více než 100násobek energie, kterou lidstvo ročně spotřebuje. Mohlo by tedy pokrytí pouště solárními panely vyřešit naše energetické problémy jednou provždy? Panely fungují, když částice světla na jejich povrch dopadnou tak, aby mohly elektrony vytrhnout ze stabilních vazeb.

Zatímco se elektrony snaží získat zpět stabilitu, vytváří přitom elektřinu. Ale panely můžou vytvořit jen určité množství energie. Solární panely dokážou interagovat jen s určitými vlnovými délkami, je pro ně tedy nemožné přetvářet přes polovinu světla, které na ně dopadá. A i ty světelné částice, které můžou přetvořit, se od nich odrazí, aniž by narazily na elektron. Ale díky chytrým vědcům a inženýrům a značným vládním investicím solární panely vytváří více elektřiny než kdy dřív.

Antireflexní nátěry a vzory na jejich povrchu zvyšují šance, že světelné částice narazí na elektron. Tyto postupy zvýšily efektivnost komerčních solárních panelů ze zhruba 10–15 % na 25 %, experimentální modely dosahují až 47 %. Solární energie se navíc za posledních deset let zlevnila o 89 %, zčásti díky globálním dodavatelským řetězcům jiných technologií, které využívají stejné materiály.

Společnými silami tyto faktory ze solární energie učinily nejlevnější zdroj elektřiny na světě. Země jako Indie, Čína, Egypt a USA nové panely v poušti už umístily. Jejich obrovské solární farmy se rozpínají na ploše mezi 15 a 56 km², a když je slunce vysoko na obloze, dokážou tyto elektrárny poskytnout energii stovkám tisícům místních.

Ale tyto farmy se také extrémně zahřívají. Světlo, které solární buňky nepřemění nebo neodrazí, je pohlceno jako teplo, což snižuje jejich výkonnost. A chladicí systémy, které mnohé farmy využívají, spotřebují spoustu energie na větráky nebo proudící vodu, aby udržely optimální teploty. I s těmito systémy pouštní solární panely pohltí mnohem více tepla než přirozeně písčité prostředí. To dosud nebyl problém při rozměrech existujících farem, ale pokud bychom chtěli pokrýt Saharu, mohlo by to výrazně ovlivnit regionální klima.

Stavba solárních farem už tak narušuje místní ekosystémy, ale elektrárna takových rozměrů by zde mohla dramaticky změnit krajinu. Naštěstí nejsou solární panely naší jedinou možností. A některé z největších solárních elektráren na světě zkouší novinku: obrovská zrcadla. Elektrárna Noor v Maroku, která má zakrýt zhruba 30 km² Sahary, je koncentrovaná solární elektrárna.

Je navržena tak, aby se světlo odráželo na přijímač, který energii přeměňuje na teplo a pak elektřinu. Tato zrcadla stále vytvářejí nebezpečné změny teploty pro místní faunu, ale nehrozí tolik, že přetvoří krajinu. A jelikož rozpálenému materiálu trvá, než se zchladí, vytváří tyto elektrárny elektřinu i po západu slunce. Ať už jde o panely, či zrcadla, průmyslové solární farmy můžou být snadno zapojeny do existující infrastruktury.

Ale dostat jejich elektřinu mimo místní rozvodnou síť je mnohem těžší. Některé země hledají způsoby, jak rozvodné sítě po celém světě propojit. A spousta farem ukládá energii v obrovských bateriích nebo přeměňuje elektřinu na čistý plyn, který může být využit později. Ale v této době jsou tyto postupy stále příliš drahé, nevýkonné a nespolehlivé. A co hůř, průmyslové obnovitelné zdroje můžou být problematické jako fosilní paliva.

Jsou závislé na těžebních operacích a dodavatelských řetězcích vypouštějících emise. Naštěstí může solární energie pocházet ze zdrojů různých velikostí. Z průmyslových solárních farem i menších objektů na napájení jednotlivých budov nebo komunit na venkově. Tyto projekty mohou sloužit jako doplňky energie nebo poskytovat pasivní zdroj pro regiony mimo rozvodnou síť. A jelikož solární panely vyžadují jen pár součástek, jejich instalace i obnova je rychlá.

Právě díky flexibilitě se solární energie za deset let tolik zlevnila a rozmohla. Pokud tedy chceme držet tempo se zvyšující se spotřebou energie, budeme potřebovat velká i malá řešení. Klimatická změna se může zdát jako příliš komplikovaný problém. Energie, jídlo, doprava, kde vůbec začít? Proto TED vytvořil Countdown, iniciativu, která se snaží vysvětlit vědu o klimatické změně.

Informujte se a přidejte se k boji za naši budoucnost na countdown.ted.com.

Komentáře (25)

Zrušit a napsat nový komentář

Odpovědět

Napíšem to jednoducho. Človek, ktorý považuje solárnu alebo veternú energiu za budúcnosť jednoducho energetike nerozumie. Jadro je najvýhodnejší spôsob získavania energie a zároveň prekvapivo ekologický. Tieto pokusy o tvorbu fariem, ktoré budú zvyšovať teplotu okolia, vytvárať neskutočné odpady a stáť milióny na údržbe sú pekné ale totálne nepraktické. Je to len doplnok k jadrovej energii.

10

Odpovědět

FV panely, či větrníky nejsou ani doplňkem k jaderné energetice. Tyto formy energie jsou spíše dobré vyrábění syntetického paliva než aby narušovaly stabilitu sítě.

00

Odpovědět

+SifonJe to vhodný variant pre nízko nákladové domácnosti, že si niekto zavesí FV panel na strechu aby znížil odber zo siete alebo nejakú mini elektrárničku na potoku s ktorou bude trebárs svietiť v garáži. Lenže verejnosť je zavádzaná nejakými ,,eko,, formami tvorby el. energie, ktoré v živote nedokážu naplniť požiadavky výroby a ešte k tomu neskutočným spôsobom vyčerpávajú prírodné zdroje. So zatváraním uhoľných elektrární súhlasím je to prežitok ale čo sa týka jadra.. len idiot by ho rušil. Radšej keby energiu vliali do spôsobu likvidácie alebo degradácie jadrového odpadu to by asi pomohlo viac.

40

Odpovědět

+VeľrybíhovězíJenže elektřinu nelze skladovat, takže z nízkonákladové domácnosti, která má pronajaté dráty pouze na spotřebu el. energie se stane domácnost, která dle svitu sluníčka buď odebírá, nebo vyrábí.

Takže náklady na regulaci celkové spotřeby el. energie jen přeposílá všem ostatním uživatelům sítě.

00

Odpovědět

Ano, není to budoucnost... budoucnost jsou fúzní reaktory... ale tam ještě nejsme a musíme řešit i přítomnost. Uhlí je minulost (zaplať pánbů)... v dnešní době je nejlepší tepelný čerpadlo země-vzduch pod barákem a solární panely na střeše. Jasně, nepokryje to 100% spotřeby, ale dost velkou část ano... a na zbytek jsou ty běžný atomový elektrárny a pak větrný/vodní (který u nás moc nejdou).

Upřímně nechápu tuhle teoretickou otázku o zastavení sahary solárama... jako proč? Proč by se stavěly tam?? Jsou tu milióny m2 nevyužitých střech. Proč by se měly pokládat soláry na zem stovky/tisíce kilometrů od čehokoliv, když se můžou dát na střechy a zásobovat nejbližší okolí. Ta plocha tu existuje - dokonce na ideálním místě, přesně tam, kde se ta energie spotřebovává... stačí, když se začne efektivně využívat, není žádný důvod zabírat další plochu navíc.

40

Odpovědět

+BullOverStejně tak tu jsou stovky km3, které se můžou zaplnit vodou a následně ohřáté čerpat na povrch do výměníkových stanic, nebo tyto šachty a štoly využít k tzv. gravitačním bateriím - novodobé označení k soustavě závaží, které regulují nadbytek/nedostatek el. energie (už ani ty kopce nemusíme vybetonovat, abychom měli úložiště energie).

00

Odpovědět

Jasně, že by šlo něco takového vymyslet, třeba elektřinu ze Sahary měnit na vodík. Jenže kdo vládne v severní Africe a jak je Evropa akceschopná? Tak vidíte.

11

Odpovědět


Odpovědět

Populace severní Afriky tvoří zhruba 200 milionů lidí, kteří sami budou potřebovat el. energii. Takže je spíše otázka, zda sami nezačnou něco podobného budovat.

Z okolí - přesněji v Nigeru - se těží uran pro francouzské jaderné elektrárny, takže je asi nesmysl, aby EU dotovala další způsob vyrábění elektřiny. V Mali byla také nalezena ložiska uranu.

00

Odpovědět

A kto by tie panely čistil od prachu :D

22

Odpovědět

EU už to má vymyšlené, elektřina se prostě přestane používat, no.

42

Odpovědět

Už si to asi nikdo nepřečte, ale poslechněte si Drábovou na DVTV.
Jsem prorokem.

00

Odpovědět

Příliš vágní. Plus. Místo kůlovoučkejch a politicky korektních jakobydětskykreslených obrázků bych uvítal víc fotek a záběrů na skutečné instalace/materiály/výrobky.

53

Odpovědět

Žádný výpočet spotřeby materiálu, žádná omezení z celkové nabídky materiálů. Prostě solární články nějak budou vyrobeny, ale křemíku celkově neubude.

70

Odpovědět

Pár let zpátky jsem byl na přednášce jednoho fyzika, který říkal, že obrovský problém s elektřinou je její distribuce. Pro jednoduchou představu: aby se kmitání elektronů v elektrárně přeneslo na kmitání u nás doma, musí se rozkmitat všechno po cestě, což i zdravý selský rozum říká, že nebude levné. Ten pan fyzik říkal, že při převodu klasickými dráty se ztrácí až dvě třetiny. Čím na delší vzdálenost, tím víc se ztrácí, čím víckrát se kabely větví, tím víc se ztrácí, když se mění napětí, tak se ztrácí.. Našel jsem si článek z 2019, kde píšou: "Distribuční sektor je považován za nejslabší článek v celém energetickém sektoru. Přenosy Ztráty jsou přibližně 17%, zatímco distribuční ztráty jsou přibližně 50%."
- https://crushtymks.com/cs/transmission-and-distribution/1581-total-losses-in-power-distribution-and-transmission-lines.html
No a můj selský rozum mi říká, že kdybychom značnou část zdrojů centralizujeme na pár míst - pouští, tak těch rozvodů a větvení bude ještě víc -> víc ztrát. Ten pan fyzik tehdy taky říkal, že na to existuje teoretické řešení, supravodiče, tedy látky v takovém stavu, že vedou proud a napětí s téměř nulovými ztrátami energie. Akorát je problém, že ty látky musíte zchladit, aby byly supravodiči - a to tak moc, že látky, které stačí zchladit kapalným dusíkem (-196°C) se označují za vysokoteplotní.
Abych to shrnul, mám za to, že i když stát s pouští ji takto může využívat, světová centralizace zdrojů el. energie na pouště není možná za současné kvality distribuce. A distribuci není možné výrazně zlepšit do obrovského průlomu v aplikované fyzice. Kromě toho ani na pouště slunce nesvítí pořád a nemáme dobré způsoby skladování el. energie. Což mi připadají jako důležitější technické problémy a docela mi vadí, že je ve videu ani slovem nezmínili.

151

Odpovědět

patří do vesmíru. Na Zemi panely degradují, stačí malá nečistota a účinnost letí dolů. Fotovoltaiku hodit na oběžnou dráhu a energii posílat parabolou na Zem. Vyřeší se tím jak dlouhodobá účinnost, tak distribuce.

43

Odpovědět

+FotovoltaikaA nebude problém přehřívání? Víš jak, už na nízké oběžné dráze je hrozně řídká atmosféra, takže přirozený odvod tepla je tam téměř nulový. Já to nemám spočítané, jen mě napadá, jestli by chlazení nakonec nesežralo většinu produkované elektřiny. A to opomíjím, že nemám vůbec tušení, jakým principem to chladit, protože "ledničkový" mechanismus ti tam nebude fungovat ať ho vytuníš sebevíc..

01

Odpovědět

+Rýpal ObecnýJak to jen ty stávající satelity a ISS dělají, že se nepřehřejí, je mi tedy záhadou ...
Přirozený odvod tepla je ve Vesmíru zářením.

21

Odpovědět

+Rýpavý rýpalPodle tvého návrhu by se tedy energie vyráběla místo 1200 km jižně, tak 1200 km vysoko.

Nějak nechápu rozdíl...

Nebylo by lepší spotřebovávat shnilé jižní ovoce, či přepálené oleje a tuky ( a tím i čistit okolní krajinu)?

10

Odpovědět

+SifonRozdíl je právě v distribuci. Parabolou to můžu sypnout kamkoliv si zamanu. Mohl bych tak zásobovat i jen dočasně umístěné stanice a měnit výkony podle aktuální potřeby. Oproti složitému tahání drátů v tom snad vidíš rozdíl i neskutečnou výhodu.
@Uran napsal jsem to rýpavě, ale díky za doplnění odkazů.

00

Odpovědět

+RRA mrakům řekneš, ať uhnou a ony tě poslechnou, že?

Vítr způsobený teplotním gradientem se naopak nezvedne, protože tenhle fyzikální jev - teplo proudí od teplého ke studenému - prostě zakážeš.

01

Odpovědět

+SifonPoužiješ frekvenci, která má v atmosféře nejmenší útlum.
@Karel Pes jo taky jsem si říkal, že by z toho mohla být zbraň. Ale z principu by takový satelit musel být na geostacionární dráze, tedy by ohrožoval jen část planety. Řešit by to šlo tak, že by se na změně muselo shodnout více států, které jsou pod ním a třeba mít i dočasný nouzový vypínač.

00

Odpovědět

+RRAno muselo by to mít zabezpečení prakticky na úrovni armádních systémů, potom by se o tom dalo uvažovat, určitě bych takové technologie nenechával soukromým společnostem.

00

Odpovědět

+RRNevím jestli je vhodné mít na oběžné dráze sestavy prakticky extrémně výkonných dálkově ovládaných laserových nebo mikrovlnných zbraní...

20