Jeden z najväčších snov fyziky je bližšie. Vedci ukázali spôsob, ako ukončiť veľké plytvanie elektrinou
Predstav si elektrické vedenie, ktorým prúd tečie bez akejkoľvek straty energie. Žiadne zahrievanie, žiadne premrhané kilowatty, žiadne náklady na chladenie. Práve tento sen fyzikov a inžinierov poháňa výskum supravodivosti už desaťročia.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneModerná civilizácia spotrebúva obrovské množstvo elektrickej energie, pričom jej značná časť sa pri prenose stratí v podobe tepla. Keby sme dokázali tento problém vyriešiť, zmenilo by to celú energetiku od základov.
Priblíženie k izbovej teplote
Výskumníci z Argonne National Laboratory, patriaceho pod americké ministerstvo energetiky, identifikovali, ako drobné zmeny v štruktúre materiálu zvaného superhydrid ovplyvňujú jeho schopnosť viesť elektrinu bez odporu. Kľúčovým zistením je, že už nepatrné úpravy usporiadania atómov v kryštalickej mriežke dokážu posunúť hranice teploty, pri ktorej k tomuto javu dochádza.
Tím skúmal lantánový superhydrid, do ktorého pridal malé množstvo kovového prvku ytria, čím sa mu podarilo zvýšiť stabilitu materiálu a zároveň znížiť tlak potrebný na dosiahnutie supravodivosti.
Mimoriadne dôležité je to aj z pohľadu bežnej spotreby elektriny, pretože ako sme informovali v samostatnom článku o najväčších žrútoch energie v slovenských domácnostiach, obrovské množstvo elektriny dnes mizne na zdanlivo nenápadných zariadeniach, ako sú staré obehové čerpadlá, elektrické sporáky či mrazničky. Práve preto je výskum supravodičov taký zásadný.
Práve preto je výskum supravodičov taký zásadný. Patria k najzaujímavejším materiálom modernej fyziky. Dokážu viesť elektrický prúd úplne bez odporu, čo znamená, že sa pri tom neuvoľňuje žiadne teplo a energia sa nestráca. Práve preto sa využívajú napríklad v zariadeniach ako magnetická rezonancia, v časticových urýchľovačoch alebo vo výskume magnetickej levitácie.
Energia sa nestráca len doma, mizne aj cestou k nám
V domácnostiach sa energiou najviac plytvá tam, kde ju často ani nevnímame. Podľa údajov z Eurostatu, v EÚ smerovalo v roku 2023 až 62,5 % energie v domácnostiach na vykurovanie priestorov, ďalších 15,1 % na ohrev vody a 14,5 % na svietenie a elektrické spotrebiče. Najväčšie straty tak nevznikajú len pri „veľkých“ technológiách, ale aj pri bežných návykoch: prekurovaní bytov, slabšej izolácii, zbytočne vysokej teplote vody či neefektívnych spotrebičoch.
Ešte väčší problém je však v tom, že energia sa stráca skôr, než sa vôbec dostane k človeku domov. Podľa údajov spoločnosti SEPS, ktorá prevádzkuje slovenskú prenosovú sústavu, dosiahli straty v prenosovej sústave v roku 2023 hodnotu 324,704 GWh, čo predstavovalo 1,06 % z prenesenej elektriny. Inak povedané, časť elektriny sa stratí už počas samotného presunu cez sieť, ešte predtým, než ju spotrebuje domácnosť, firma či priemysel. Nejde pritom o zanedbateľné číslo, ale o systémový problém, ktorý je prirodzeným dôsledkom odporu vedení a premeny časti energie na teplo.
Keď sa na to pozrieme v širšom európskom kontexte, problém je ešte väčší. Eurostat ďalej uvádza, že v roku 2023 sa ku konečným používateľom v EÚ dostalo len 67 % dostupnej energie, zatiaľ čo zvyšok sa stratil najmä pri výrobe elektriny a jej distribúcii, prípadne sa spotreboval priamo v energetickom sektore.
Problémom však je, že väčšina dnes známych supravodičov funguje len pri extrémne nízkych teplotách, zhruba mínus 196 stupňov Celzia. To si vyžaduje drahé a technicky náročné chladiace systémy, čo zásadne obmedzuje ich masové využitie.
Superhydridy posunuli túto hranicu výrazne vyššie. Dokážu dosiahnuť supravodivosť pri teplote okolo mínus 12 stupňov Celzia, čo je v porovnaní s predchádzajúcimi materiálmi obrovský pokrok smerom k izbovej teplote. Stále však vyžadujú enormný tlak, približne 1,4 milióna násobku bežného atmosférického tlaku. Práve to zostáva hlavnou prekážkou na ceste k ich praktickému nasadeniu v reálnom svete.

Na to, aby mohli vedci tieto materiály vôbec skúmať, stlačili mikroskopicky malú vzorku pomocou dvoch diamantových čeľustí. Tento prístroj, nazývaný „diamond anvil cell“, je schopný generovať tlak až päť miliónov atmosfér.
Následne na vzorku nasmerovali výkonný röntgenový lúč zo zariadenia Advanced Photon Source, jedného z najvýkonnejších röntgenových generátorov na svete, ktoré sa nachádza priamo v Argonne. Nedávna rozsiahla modernizácia tohto zariadenia umožnila vedcom sledovať štruktúru materiálu na úrovni jednotlivých atómov s presnosťou, ktorá predtým nebola možná.
Nové možnosti v každom odvetví
Výsledky prekvapili aj samotných výskumníkov. V skúmanom materiáli objavili nie jednu, ale dve odlišné kryštalické štruktúry, pričom každá z nich vykazovala supravodivosť pri trochu inej teplote. Tento nález mení doterajšie chápanie supravodičov. Ukazuje totiž, že supravodivosť nie je pevne danou a nemennou vlastnosťou materiálu.
Dá sa ladiť samotným usporiadaním atómov, a to bez toho, aby sa menilo jeho chemické zloženie. To otvára nové možnosti, ako cielene navrhovať materiály s požadovanými vlastnosťami priamo na mieru.
Vedci si dobre uvedomujú, že extrémny tlak zostáva najväčšou praktickou prekážkou. Ich ďalším krokom bude preto pridanie ďalších chemických prvkov do štruktúry superhydridu, čo by mohlo potrebný tlak ešte viac znížiť. Každý takýto krok nás posúva bližšie k materiálu, ktorý by fungoval v bežných podmienkach.
Ak sa to niekedy podarí, výsledky budú revolučné. Bezstratový prenos elektrickej energie by výrazne znížil energetickú spotrebu, medicínske prístroje by sa stali dostupnejšími a nové technológie v magnetickej doprave by mohli zmeniť spôsob, akým sa pohybujeme po svete.
Čítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú

Čína prekonala rekord západných vedcov. Vo vesmíre dosiahli niečo, čo sa ešte nikomu nepodarilo

Vedci odhalili 20 miliónov rokov staré tajomstvo Európy. Prírodu chránime spôsobom, ktorý ju ničí

Veľký zvrat vo vojne: Ukrajina dostane zákernú zbraň, ktorá zničí Rusov v okruhu 2 000 m²

Budeme prepisovať učebnice. Vedci v genetickej štúdii odhalili, kedy naozaj vznikla ľudská reč

Čína vypúšťa ročne takmer milión ton látky, ktorá ničí ozón. Vedci odhalili hrozbu pre celú planétu
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Vodiči na Slovensku potrebujú od 29. novembra nový doklad. Bude obsahovať údaje, ktoré v techničáku nenájdu

Strehúňa už našli v Trnave aj Nitre. V susednom Rakúsku evidujú vyše 200 hlásení o veľkých pavúkoch

Mlieko už nestojí 2 koruny, jeho cena stúpla na 39,08 eura. Slovenskí farmári upozorňujú na problém

Muž zomrel po páde z mosta na D1 pri bratislavskom Auparku

Tínedžerku našli po viac ako 500 dňoch. K jej nájdeniu pomohol kontakt z videohry
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Čakáme naň 21 rokov. Kultový film sa vráti, nie však v podobe, akú diváci chceli
- Mesto zničí na vzdialenosť 15 000 km. Čína nasadila novú jadrovú zbraň, nedá sa zastaviť
- Netflix potichu pridal jeden z najlepších filmov posledných rokov. Slováci však zostanú sklamaní
- Netflix si konečne spomenul aj na Slovákov. Predstavil novú funkciu a možnosť výrazne ušetriť
- Veľký zvrat vo vojne: Ukrajina dostane zákernú zbraň, ktorá zničí Rusov v okruhu 2 000 m²
-
- Čakáme naň 21 rokov. Kultový film sa vráti, nie však v podobe, akú diváci chceli
- Fyzici čakali na tento moment 42 rokov. V CERNe zachytili dôkaz mimoriadne vzácneho javu
- Netflix si konečne spomenul aj na Slovákov. Predstavil novú funkciu a možnosť výrazne ušetriť
- Netflix potichu pridal jeden z najlepších filmov posledných rokov. Slováci však zostanú sklamaní
- Volkswagen ukázal elektromobil za 11-tisíc eur. Má dojazd 555 km a záruku až 600 000 km
-
- Rusi vsadili karty na odpísaný pohon. Ich nový vlak prejde 740 km bez kvapky nafty
- Brusel zavádza novinku pre e-biky aj kolobežky. Zmenu pocítia aj Slováci a poriadne zamieša trhom
- Napájala by celý svet až 2 roky. V Európe našli pod zemou masívne ložisko „čistej energie”
- Číňania posunuli hranice elektromobility. Ich nový pohon dokáže niečo, čo bežný motor nezvládne
- Fyzici čakali na tento moment 42 rokov. V CERNe zachytili dôkaz mimoriadne vzácneho javu
Volkswagen prepustí až 100-tisíc ľudí. Z Nemecka napriek tomu zazneli prekvapivé slová
Európa čakala veľký solárny prepad. Zatmenie ukázalo, prečo veľké číslo pre Slovensko neplatilo
Výrobcom počítačov a mobilov končí obľúbený trik. EÚ prísne skoncuje s falošnou ekológiou
Má stáť zelená energia 120 eur za MWh? ÚRSO označil zelenú energiu za drahý omyl, pravda je iná
Európa chcela odstrihnúť Putina, deje sa však opak. Dovoz ruského LNG prudko vzrástol
USA chystajú vesmírny štít za 160 miliárd eur. Prvý ostrý zásah príde v roku 2029
Mochovce dosiahli kľúčový míľnik. Štvrtý blok už rozbehol jadrovú reakciu
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Vodiči na Slovensku potrebujú od 29. novembra nový doklad. Bude obsahovať údaje, ktoré v techničáku nenájdu

Strehúňa už našli v Trnave aj Nitre. V susednom Rakúsku evidujú vyše 200 hlásení o veľkých pavúkoch

Mlieko už nestojí 2 koruny, jeho cena stúpla na 39,08 eura. Slovenskí farmári upozorňujú na problém

Muž zomrel po páde z mosta na D1 pri bratislavskom Auparku

