Evropa — Se zájmem jsem si přečetl článek od pana Michala Černého, který vyšel 29. srpna 2012 v internetovém magazínu o vědě a technice VTM. Článek se zabývá využitím obnovitelných zdrojů, a to především solárních článků, v železniční dopravě. Ač jsem článek přečetl několikrát, nalezl jsem vždy jen klady o použití solárních panelů. I většina dalších článků pojednávajících o ekologii ve výrobě elektřiny mluví ve prospěch získávání energie ze slunce. Pojďme se tedy na danou problematiku podívat hlouběji a zhodnotit klady a zápory.

V dnešní době je solární energie prosazována jako nejlepší ekologický způsob získávání elektřiny. Již několik let nejen v ČR běží propagační kampaň na podporu slunečních elektráren, nehledě na jejich finanční podporu a nutnost vykupování energie z obnovitelných zdrojů. Jako hlavní argument je vždy považován fakt, že po instalaci nemá solární článek žádné emise oxidu uhličitého. Ano, tato skutečnost je opravdu nepopiratelná, avšak nijak nevypovídá o celém procesu výroby a funkčnosti solárního panelu.

Jak to vlastně funguje?

Zprvu se pokusím lehce nastínit princip funkce solárního panelu. Jedná se o velkoplošný PN přechod, který je vyrobený technologií tenkých vrstev. To znamená, že se na předem vyrobenou vrstvu čistého křemíku nanese pomocí epitaxe druhá velmi tenoučká křemíková vrstva. Tyto dvě nadotované polovodičové vrstvy vytvoří mezi sebou vyprázdněnou oblast, chcete-li PN přechod, který zamezí průchodu elektronů. Vystavíme-li tuto nanesenou vrstvu slunečnímu svitu, dochází k vnitřnímu fotoelektrickému jevu a elektron, nabuzený dopadajícím fotonem, získá energii potřebnou k překonání vyprázdněné oblasti PN přechodu. Jakmile se elektron ocitne ve druhé vrstvě, dostane tendenci vrátit se zpět na původní místo, ale nemá již dostatečnou energii na to, aby znovu pronikl bariérou PN přechodu. Jediná cesta zpět tedy vede vodičem, kde na elektron čeká spotřebič.

1 MWh energie vyrobené v černouhelné elektrárně uvolní cca 1000 g CO₂ a asi 400 g SO₂ (do tohoto čísla je také započítána výstavba elektrárny). 1 MWh energie z jaderné elektrárny vypustí do ovzduší cca 50 g CO₂ a 60 g SO₂ a do třetice 1 MWh vyrobena solárním článkem uvolní 170 g CO₂ a 400 g SO₂. Zde je samozřejmě brána v potaz výroba, neboť solární článek nemá po instalaci žádné emise. Je tedy na místě si položit otázku, zda 400 g SO₂ (mimochodem způsobuje kyselé deště) není horší než 1000 g CO₂. V poslední řadě je problém likvidace solárního článku. Životnost jednoho panelu je cca dvacet let, poté bude nutné jej zlikvidovat. Právě likvidace se provádí pomocí dnes stále nedořešené metody, při níž dochází k dalšímu uvolňování siřičitanů a polychloridů do ovzduší.

Posledním problémem je skutečnost, že článek vyrábí elektřinu přibližně do 60 °C, poté přestává zcela fungovat, což značně omezuje jeho výdajnost v letních dnech. Dále je zde skutečnost, že z celkem 8760 hodin v roce je v našich končinách panel slunci vystaven necelých 2000 hodin, které jsou navíc nerovnoměrně rozloženy do celého roku. Tato kolísavost způsobuje nestabilitu celého zdroje získávání energie, a je jen otázkou času, kdy současné sítě založené převážně na energii ze solárních panelů začnou kolabovat.

Jak tedy může autor článku říci, že získávání elektřiny ze slunce je ekologické? Ano, musím připustit, že žádný ze způsobu výroby elektrické energie není 100% čistý, ale solární články určitě nepatří ke vhodnému způsobu získávání energie ve velkém.

Pohled do Evropy

Vraťme se nyní k železniční dopravě. Ve výše citovaném článku je zmíněna vysokorychlostní železnice v Belgii. Zmínka je i doplněna videem, na kterém můžeme vidět betonový tunel vybavený solárními panely dlouhý několik kilometrů. Solární napájecí systém dle dostupných informací za rok dodá energii přibližně pro 4000 souprav, a navíc je touto energií napájena i infrastruktura železnice. Avšak ne všude jsou pro podobné projekty podmínky, jako v případě rychlostní železnice z Paříže do Amsterdamu. Tunel, který zde posloužil jako těleso pro vybudování solární elektrárny, zde byl zřízen již dříve z důvodu ochrany lesa. Z tohoto důvodu nebylo potřeba kácet stromy, které by ohrožovaly bezpečný provoz na železnici. Ale jak tedy efektivně a ekologicky postupovat v případě jiných železničních tratí?

Další experimenty se solárními panely v železniční dopravě proběhly v Itálii, kde společnost Trenitalia instalovala solární panely na střechy pěti osobních vozů, tři nákladních vozů a dvou lokomotiv. Solární panely zde však neslouží k pohonu vlaku, ale k dobíjení akumulátorů pro napájení pomocných zařízení. V případě osobních vozů se jedná o klimatizaci a osvětlení, u nákladních vozů je energie použita k zabezpečení převáženého zboží. Také se zde uvažuje o využití protihlukových stěn, které by se zakryly solárními panely a přispívaly by energii do trakčního vedení. Že by to byl důvod, proč se jinak nepříliš účinné a nevzhledné protihlukové bariery staví v tak velikém počtu?

Koncepci využitelnosti obnovitelných zdrojů v železniční dopravě chtějí i německé dráhy, které do roku 2014 chtějí z 28 % pokrýt svou spotřebu z obnovitelných zdrojů a do roku 2050 se chtějí obejít bez jakýchkoliv uhlíkových emisí! Ptám se tedy jak? Ať již budou získávat energii odkudkoliv, tak emise budou (třeba ne ve velké míře oxidu uhličitého, ale jiných látek, které přírodě neméně škodí).

ČR má první "solární" přejezd

U nás je solární energie pro přímý pohon vlaků nepoužitelná. V poslední době se však začínají objevovat jiné, smysluplné projekty, například napájení zabezpečovacích zařízení na železničních přejezdech. Jeden takový solární přejezd se nyní testuje na trati Humpolec – Havlíčkův Brod v km 15,664. Napájení zajišťuje 15 ks panelů namontovaných na střeše přejezdového domku o celkovém výkonu 75 W dodávajících 24 V k dobíjení akumulátorů, napájení LED výstražníků PZZ-RE a dvou kusů přejezdníků s halogenovými žárovkami (12 V, 5 W). V základním stavu je spotřeba zabezpečovacího zařízení plně kryta z panelů (případně z akumulátoru), avšak v případě déle trvajícího nepříznivého počasí se přepíná na dobíječ napájený z veřejné distribuční sítě. Pokud by se testovací provoz osvědčil, předpokládá firma AŽD montáž dalších takto vybavených přejezdů na vedlejší tratě s traťovou rychlostí do 60 km/h.

S autorem článku lze souhlasit, že železniční doprava je v současnosti ihned po chůzi nejekologičtějším způsobem dopravy, a to nejen z pohledu uniku emisí do ovzduší, ale i z pohledu zásahu do krajiny. Pokud bychom tedy připustili další ekologizaci a snížení energetické náročnosti, tak určitě nevidím primární cestu v solární energii. Daleko lepšími řešeními se mi jeví optimalizace jízdy vlaku (ať již školením strojvedoucích či pomocí AVV), rekuperace elektrické energie, modernizace infrastruktury či zvýšení podílu elektrifikovaných železničních tratí.

Solární energie jako taková je určitě zajímavým vynálezem, ale je třeba zvážit, kde se její aplikace vyplatí a způsobí méně škody než jiné způsoby získávání energie. Rozhodně lze uvažovat o využití v zabezpečovací technice či o montáži na střechy železničních vozů pro napájení pomocných zařízení. Jsem však zásadně proti výstavbám obludných betonových tunelů či protihlukových zdí jen za účelem montování „ekologických“ solárních panelů pro napájení celé infrastruktury a provozu. Stejně tak jsem proti pomalu nekontrolovatelnému rozmachu nejrůznějších solárních elektráren zabírajících ornou půdu, kde již nelze hovořit o ekologickém získávání elektrické energie.

Zdroje: Solární vlaky: Rychlost 355 km/h - VTM, envicrack, Fotovoltaika v dopravě, EnviWeb, AŽD Praha