Velké letecké společnosti hlásají cíle učinit své odvětví do roku 2050 „bezuhlíkovým“. O reálnosti takového slibu je ovšem podle stávajícího vývoje možné už dnes pochybovat. Od roku 1990 do roku 2019 se emise v letecké dopravě zvýšily o 146 %. Navzdory zlepšování účinnosti motorů se proto předpokládá, že spotřeba letecké dopravy dále poroste. Jednou možností, jak problém exhalací letadel vyřešit, je „uhlíkově neutrální“ palivo. Právě s takovým se nedávno pochlubili odborníci ze švýcarské technické univerzity ETH v Curychu. Ve vědeckém časopise Joule vyšla jejich práce, která je první demonstrací výrobní linky na „solární letecký benzín“. Syntetické palivo vyrobené ze vzduchu (z vodní páry a CO2) je přímou náhradou fosilních paliv a lze jej používat se stávajícími infrastrukturami pro skladování a distribuci i se stávajícími motory.
Vylepšení
Palivo získané ze syntézního plynu (také synplyn, nebo syngas) jsou alternativou ke konvenčním palivům z fosilních zdrojů už dlouhá desetiletí. Doposud však nebyla příliš ekonomicky rentabilní. Synplyn se vyrábí Fischerovou- -Tropschovou (FT) syntézou přeměňující oxid uhelnatý a vodní páru na uhlovodíky. Tým z ETH proces upravil a optimalizoval tak, aby bylo možné efektivněji využívat teplo vytvářené koncentrováním solární energie. Solární rafinérie se nyní skládá ze tří termochemických konverzních jednotek integrovaných v sérii: Jednotka pro přímé zachycení vzduchu koextrahuje CO2 a H2O z okolního vzduchu, solární redoxní jednotka je přeměňuje na specifickou směs CO a H2 (syngas) a tu nakonec jednotka syntézy přemění na kapalné uhlovodíky. Proces autoři demonstrovali ve střešní solární rafinerii ETH už v roce 2019. Následně postavili věžovou elektrárnu v energetickém institutu IMDEA ve Španělsku (zařízení vyžaduje jasnou oblohu, protože na rozdíl od fotovoltaiky nefungují, pokud je i jen lehce pod mrakem). Současné zařízení má asi 10× větší kapacitu než první prototyp, a slouží pro vývoj průmyslového zařízení. Heliostatové pole tvořené zrcadly otáčejícími se podle Slunce soustřeďuje sluneční záření do reaktoru umístěného na vrcholu věže. Ten tvoří dutina vyložená porézními keramickými strukturami z oxidu ceričitého (CeO2), ve které lze dosáhnout teploty až 1 500 °C, postačující k vytvoření synplynu. Solární palivo má podle autorů vlastnosti splňující běžné nároky leteckých společností. Při jeho spalování však vzniká pouze tolik CO2, kolik bylo použito při jeho výrobě. Účinnost celého procesu aktuálně dosahuje 4,1 %. V oboru jde o rekord, k praktickému nasazení to ovšem nestačí. Aby byla technologie ekonomicky konkurenceschopnou (i při započtení uhlíkových daní), musela by se účinnost výrazně zvýšit. Jde však stále jen o experimentální zařízení, které budou výzkumníci dále vylepšovat. Systém např. nebyl vybaven rekuperací použitého tepla. Podle odhadu autorů by se jeho ztráty daly snížit nejméně o 50 %. Termodynamické analýzy ukazují, že s dobrým záchytem a využíváním odcházejícího tepla může účinnost celého procesu stoupnout až na hodnoty přes 20 %. K tomu je ovšem zapotřebí další optimalizace keramických struktur v reaktoru. Autoři hledají 3D tištěné struktury pro lepší objemovou absorpci záření. Pomoci by mohlo využití i jiných materiálů.
Jak to dostat na trh
Autoři počítají s tím, že by jejich palivo mohlo být cenově zvýhodněno. Steinfeld si například představuje systém založený na povinných kvótách: „Letecké společnosti a letiště by musely mít minimální podíl udržitelných leteckých paliv na celkovém objemu paliva, které tankují,“ říká. Nic totiž nebrání míchání „solárního leteckého benzinu“ s běžným. Pro rozjezd oboru by stačil 1—2% podíl. To by sice celkové náklady na palivo zvýšilo, avšak Steinfeld tvrdí, že by to představovalo zdražení letenek „pouze o několik eur“. Rostoucí kvóty by mezitím vedly k investicím a poklesu nákladů, díky jimž by bylo možné podíl solárního benzinu v leteckém palivu postupně navyšovat. „Ve chvíli, kdy solární palivo pro tryskové motory dosáhne 10 až 15 % celkového objemu leteckého paliva, by se náklady na solární letecký benzín měly přiblížit nákladům na palivo z fosilních paliv,“ uvedl pro novináře. Dodejme, že bude ale zapotřebí ohromného množství nových výrobních kapacit. Koncentrovaná solární energie je zatím i na poměry obnovitelných zdrojů velmi malým oborem. Celkový výkon těchto zdrojů dosahuje zhruba 6,8 GW. Součet max. výkonů fotovoltaických panelů vyrobených jen v minulém roce přitom atakuje 250 GW. Společnost Synhelion, komerční odnož Steinfeldovy laboratoře, pracuje na uvedení prvního skladu solárního paliva v průmyslovém měřítku do provozu v roce 2023. S leteckou společností Swiss také spolupracuje na uskutečnění letu výhradně na solární letecký benzín. /jj/
