Může větrná energie pokrýt rostoucí energetické nároky?

Pohled na větrné elektrárny v Evropě či na Západě dnes spíše vyvolává odpor než nadšení. Tuny betonu a oceli, náročná výroba kompozitních listů, složitá logistika, krajinné zásahy – a přitom zařízení, která je nutné po několika letech nákladně opravovat nebo měnit. Nemluvě o tom, že vítr u země fouká nepravidelně a výkon elektráren kolísá.

Jenže možná nehledáme vítr tam, kde skutečně dává největší smysl. Pokud rozšíříme svou představivost o několik set či tisíc metrů výš, do vyšších pater atmosféry, narazíme na vzdušné proudy, které jsou podstatně silnější, stabilnější a dostupné prakticky po celý rok. Právě tam se dnes soustřeďují čínští vědci a inženýři.

V severní části autonomní oblasti Vnitřní Mongolsko nedávno úspěšně absolvoval všechny testy největší výškový větrný »drak« na světě – létající energetický systém o ploše přibližně 5000 metrů čtverečních, tedy zhruba velikosti dvanácti basketbalových hřišť. Technologie, která ještě před několika lety působila jako sci-fi, se tak přibližuje reálnému nasazení v energetice.

Obří létající energetický drak

Tento průlom představuje významný krok k praktickému využití větrné energie ve vysokých výškách. Zatímco klasické větrné elektrárny »loví« vítr jen několik desítek metrů nad zemí, nové systémy míří do vrstev atmosféry ve výšce nad 300 metrů, kde jsou proudění silnější a stabilnější.

Princip připomíná vypouštění a stahování obřího draka. Speciální heliový balón vynese zařízení do požadované výšky, kde se rozvine jakési létající křídlo. To se následně pohybuje po předem řízené dráze a vytváří tah na hlavním laně. Napětí v laně roztáčí generátory umístěné na zemi, které vyrábějí elektřinu. Energie tedy nevzniká přímo ve vzduchu, ale na pevné základně, což zjednodušuje údržbu i přenos výkonu.

Jak účinná je taková »letecká elektrárna«? Podle Cao Luna, hlavního představitele čínského národního výzkumného projektu, má systém projektovaný výkon pět megawattů. Během každého zhruba dvacetiminutového cyklu drak vystoupá z výšky přibližně 500 metrů až ke třem kilometrům a zpět, přičemž vyrobí kolem 500 kilowatthodin elektřiny. V běžném provozu by zařízení mohlo ročně dodat až deset milionů kilowatthodin energie, což odpovídá úspoře zhruba tří tisíc tun uhlí.

Vedle pozemních systémů, jako je čínský projekt v Alxa, se v různých částech světa vyvíjejí i jiné přístupy výškové větrné energie. V Nizozemsku fungují start-upy jako Kitepower, které testují létající křídla schopná zachytávat vítr v několika stech metrů nad zemí, a v Norsku či Evropě navrhují koncepty jako Kitemill nebo Laddermill. Některé pokročilé návrhy dokonce uvažují o tom, že by generátor byl součástí létající platformy samotné, a vyrobenou elektřinu by přenášely speciální vodiče zpět na zem – ale tyto verze zatím existují spíše jako prototypy nebo výzkumné koncepty.

Výzvy ve vzduchu, velké sliby na zemi

Přestože je základní princip technologie poměrně přímočarý, její praktické nasazení patří k mimořádně náročným inženýrským úkolům. Systém musí odolávat střihu větru, turbulencím i extrémním povětrnostním podmínkám. Plocha draku o rozloze přibližně 5000 metrů čtverečních – tedy zhruba velikosti tuctu basketbalových hřišť – klade vysoké nároky na řízení i bezpečnost provozu. Během výroby elektřiny se navíc hlavní lano navíjí a odvíjí rychlostí 50 až 60 kilometrů za hodinu, což znamená značné mechanické zatížení celé soustavy.

Proč se tedy vůbec vydávat touto cestou, když jsou klasické větrné elektrárny již desítky let zavedenou technologií? »Vysokovýškové větrné systémy nabízejí vyšší energetickou hustotu, větší směrovou stabilitu a mnohem širší geografickou dostupnost. Jejich teoretický potenciál více než stonásobně převyšuje současnou globální spotřebu elektřiny,« vysvětluje hlavní technický expert společnosti China Power Engineering Consulting Group Huo Shaolei.

Oproti tradičním pevninským větrným farmám mohou tato zařízení snížit spotřebu půdy a oceli až o 90 procent a zároveň snížit náklady na výrobu elektřiny přibližně o třetinu. Přestože jde zatím o relativně neprobádaný segment obnovitelných zdrojů, s dalším technologickým pokrokem a poklesem nákladů se jeho komerční potenciál rychle zvyšuje. »Naším dalším krokem je testování více propojených systémů a zahájení zkušební výroby elektřiny do konce příštího roku,« dodává Huo.

Zásadní je přitom i strategický rozměr celého projektu. Čína dnes vlastní rozsáhlé portfolio nezávislých práv duševního vlastnictví k pozemnímu modelu výškové větrné energie založenému na systému takzvaných žebříkových draků. To jí zajišťuje technologickou soběstačnost napříč celým průmyslovým řetězcem – od vývoje přes výrobu až po budoucí komerční nasazení – a vytváří významný náskok před konkurencí.

Helena KOČOVÁ