Alternativní paliva - kde spočívá budoucnost

Důvod hledání alternativních paliv je snadný. Většina energie pohánějící auta, kamiony, motorky či letadla pochází z ropy, látky, která se po miliony let tvořila v hlubinách Země a to rozkladem živočichů a rostlin. Její množství je omezené a ačkoliv to zatím nevypadá tak, že by její zásoby v nejbližších letech došly, musíme myslet na budoucnost a také na to, že ropa není využívána jen jako palivo, je i důležitou surovinou k výrobě mnoha plastů, léků, hnojiv... I proto musíme část zásob přenechat i dalším generacím a ne všechnu vytěžit a spálit. Druhým problémem potom je produkce oxidu uhličitého a dalších látek.

Alternativní paliva budeme moci rozdělit na dva typy – prvním typem bychom mohli nahradit ropu a spalovat je v ottově či dieselově motoru. Druhý typ by úplně nahradil spalovací motory. Začněme tím prvním. Je jednodušší a ve větší či menší míře se již používá.

Ve válcích totiž můžeme spalovat v zásadě to co hoří. Vzpomeňme Pragy V3S blahé paměti, které údajně s trochou vůle v nouzi jely i na dostatečně silnou slivovici. To ale za alternativní palivo příliš považovat nemůžeme i když...

často se dnes diskutuje o nasazování lihu. Právě ten měl podle mnoha prognostiků zachránit planetu, mluvilo se o tom, že produkcí lihu ze zelených rostlin bude fotosyntézou při jejich růstu absorbováno mnoho CO2 z ovzduší a tím pádem budou ve výsledku lihová auta méně škodit. V Jižní Americe se prodávají auta na čistý líh, u nás a v USA se používá E85 tedy směs 15% benzínu a 85% lihu, přičemž tato auta umí jezdit na jakoukoliv směs s obsahem lihu 0-85%.

První generace biolihu ovšem přinesla více problémů než užitku. Masivní podpora zemědělců pěstující toto zelené palivo vedla k úbytku pěstitelů potravin a ke zvýšení jejich cen, což má pro chudé africké a asijské státy, kde většina peněz obyvatel padne na jídlo, velmi nepříjemný dopad. Navíc ani s oním avizovaným ekologickým efektem to dle některých studií není až tak slavné. Proto se připravuje druhá generace lihu, která bude vyráběna zkvašováním potravinových zbytků a jiných odpadů. Tato nová technologie je důležitá a mohla by dostat ze hry velkou část zemědělců, kteří by se mohli vrátit k produkci potravin.

Dnes se direktivně dává do benzínu malé procento lihu, které by nemělo ublížit žádnému motoru. Dovolím si trochu zaspekulovat, dle mne je větší než ekologický přínos přínos politický, s každým dalším procentem lihu v benzínu se sníží závislost na dovážené ropě z často nestabilních států. Tak jako tak, líh nemůže být palivem budoucnosti. Ať už věříte či ne teorii globálního oteplování, jedno je jasné – lidstvo vypouští neskutečné množství oxidu uhličitého a dalších zplodin z hoření a ty se tvoří i při spalování lihu. Líh řeší jenom polovinu problému, těžbu ropy, zplodiny je třeba řešit úplně jinak.

Velmi podobná situace je u meřa, tedy methylesteru řepkového oleje. Jeho malé procento se musí přidávat do nafty podobně jako líh do benzínu, je možné ho koupit jako biodiesel nebo bionafta a týkají se ho úplně stejné problémy jako lihu.

Spalovat můžeme i plyny, tedy CNG a LPG. Zatímco CNG je stlačený zemní plyn, který se nachází v ložiscích ropy a těží se podobným způsobem, LPG je zkapalněný propan-butan, který se získává z ropy. Myslím, že po těchto dvou větách je jasné kde je zakopán pes. Tyto plyny jsou výborné pro snížení spotřeby benzínu jako takového, pro lepší využití všech složek nafty a jistě také šetří peněženky motoristů, navíc jejich spalováním vzniká méně oxidu uhličitého než u benzínu, opět ale narážíme na týž problém jako u lihu, řešíme jen polovinu problému. K jeho spalování je stále nutné vytěžovat přírodní zdroje a stále vznikají zplodiny, ačkoliv je jich méně.

Výše uvedená alternativní paliva mají zásadní výhodu, pro jejich použití není třeba dalekosáhlých úprav, jejich nasazení je poměrně jednoduché a mnoho lidí je už používá. Je tak možné trochu snížit spotřebu ropy i emise. Jako dlouhodobé řešení je to ale neudržitelné.

Často se mluví o vodíku, málokdo ale ví, že vodík je možné použít i jako klasické palivo. Vzhledem k tomu, že vodík velmi dobře hoří, dá se spalovat stejně jako ropa. Tohoto principu využívá BMW u svého kusově vyráběného modelu 7 Hydrogen. Nízký výkon vynahradí relativní ekologie provozu, protože při spalování vzniká téměř jen voda. Částečně se ovšem z motoru dostanou i oxidy dusíků, protože při vysokých teplotách se kyslík z dusík ze vzduchu slučují. Nejde ale o žádnou vysokou hodnotu těchto škodlivin a proto je takový způsob pohonu možné považovat za čistý. Problémem je vodík, tím se ale budeme zabývat později, u palivových článků.

Jak jsem již zmínil, spalovat lze cokoliv co hoří. Při hoření však nutně vzniknou zplodiny, které jsou pro planetu nežádoucí. Existuje mnoho cest, které budou moci zvýšit efektivitu spalování. Nedávno se masově rozšířily přímovstřikové motory, nyní čekáme na některé nové technologie, například na motor 2/4 SIGHT, který umí přepínat mezi dvoutaktním a čtyřtaktním provozem tak, aby měl co možná nejmenší spotřebu. Takových technologií se vyvíjí celá řada a jistě se stanou inspirací pro nějaký další článek. Pojďme se přesunout k nespalujícím technologiím. Nejdřív ale udělejme jednu odbočku.

Trochu mimo klasické členění stojí hybridní motory. Ty totiž využívají spalování i elektrické energie. Hybridy můžeme rozčlenit podle toho jak moc velkou roli elektromotor hraje. U soft-hybridů je elektromotor jen jako výpomoc benzínovému motoru a především při rozjezdu snižuje nároky motoru na vstřikování více a více paliva. Full-hybridy umí krátkodobě jezdit jen na elektřinu a elektromotor je zde mnohem podstatnější, je potom i silnější a i kapacita baterií je větší. Specialitou jsou potom plug-in hybridy, tedy hybridy do zásuvky. Tyto umí nabít své baterie z klasické elektrické sítě a umožňují ještě ekonomičtější provoz.

Hybridy využívají velice komplikovaných systémů. V zásadě jde o propojení dvou motorů, spalovacího (ať už naftového nebo benzínového) a elektrického. Síla, kterou oba dohromady produkují, jde na kola často přes bezestupňovou převodovku CVT (svého druhu variátor), to ale není pravidlem. Oba motory se umí plynule odpojovat či připojovat a tím pádem jde energie z nebo do toho kterého motoru. Elektromotor má i důležitou funkci brzdy, při pouhém přibrzdění se rotor roztočí a elektromotor se změní v generátor proudu. Takto se rekupuruje (zpětně získává) energie, která se ukládá v bateriích a je použita k dalšímu rozjezdu. Pouze plug-in hybridy, které dosud nejsou na trhu, umí doplnit baterie jinak a to z veřejné elektrické sítě. Celé vysvětlení je velmi schematické a jak jsem napsal výše, jde o nesmírně složité systémy.

Méně složité jsou potom výhody a nevýhody. Výhodou je samozřejmě spotřeba. Auto umí část ztracené energie opět využít a tím razantně snižuje spotřebu a to především ve městech. Na zpětné získání elektřiny je totiž nutné brzdit, což na dálnici není až tak časté. Stejný problém je potom se zapojením elektromotoru, který se připojuje při rozjezdu, který opět na dálnici příliš nenastává. Hybridy jsou skvělým řešením do měst. Na dálnici se jejich výhody ztrácí a převažují nevýhody – pro trvale rychlou jízdu bývají spalovací motory slabé, je třeba je točit a spotřeba narůstá.

Málo zmiňovanou, ovšem stále palčivou otázkou je ekologie baterií. Je velmi složité zjistit, zda je baterie a elektronika v autě schopna ušetřit více energie, než kolik je třeba na jejich výrobu a poté i likvidaci. Právě v bateriích je totiž použita velice neekologická technologie. I přesto jde o pomůcku, která se bude rychle šířit, pomalu každá automobilka již představila svůj hybridní systém nebo alespoň ohlásila jeho vývoj. Jako dříve, i nyní je třeba říct, že jde jen o polovičaté řešení, které jen sníží, ale nezastaví těžbu ropy a produkci emisí.

 

Na druhý díl článku se těšte zítra.