Od pravekých ohňov k prvým solárnym článkom: ako naši predkovia využívali obnoviteľnú energiu (Špeciál)
Veterná turbína, solárne zariadenie, vodná elektráreň a biomasa: obnoviteľné zdroje energie zásadne ovplyvňujú výrobu elektriny. Ľudia tieto prírodné sily využívali rôznymi spôsobmi ešte predtým, ako ich začali premieňať na elektrinu. Minimálne jeden z obnoviteľných zdrojov energie ľudia využívajú už státisíce rokov.
Pri pojme „obnoviteľná energia“ si človek automaticky najskôr vybaví fotovoltické alebo veterné elektrárne. V nich sa slnečné žiarenie alebo energia vetra premieňajú na elektrickú energiu. Tieto moderné spôsoby získavania energie existujú už niekoľko desaťročí – aspoň by sa tak mohlo zdať. V skutočnosti ich história siaha oveľa hlbšie do minulosti.
Veterná elektrina v roku 1887
Začiatky premeny veternej energie na elektrickú siahajú minimálne do roku 1887. Túto priekopnícku prácu vykonal Škót James Blyth, elektrotechnický inžinier a vedec na Anderson’s College, dnešnej University of Strathclyde v Glasgowe.
Vtedy Blyth skonštruoval veternú elektráreň so štyrmi ramenami s látkovými plachtami, z ktorých každé malo približne štyri metre. Centrálna os poháňala dynamo, ktoré vyrábalo elektrinu a priamo nabíjalo batériu. Touto energiou potom osvetľoval svoj dovolenkový dom – prvý dom na svete napájaný veternou energiou. Podľa jeho opisu vyrobila turbína pri „miernom vánku“ dostatok elektriny na prevádzku desiatich 25-voltových žiaroviek. Veternou elektrinou dokázal poháňať aj malý sústruh.
Veterná turbína Jamesa Blytha z roku 1891. Vďaka technickým vylepšeniam vyrábala viac elektriny než jeho dovolenkový dom potreboval. Druhá turbína, postavená v roku 1895 v ústave v Montrose, dodávala elektrinu 30 rokov. (Foto: voľné dielo)
Plán veternej turbíny na výrobu elektrickej energie od Josefa Friedlaendera pred výstavou elektrotechniky vo viedenskom Pratri v roku 1883 (Foto: voľné dielo)
Veterný mlyn západného typu stojí pred veternými turbínami vo veternej elektrárni neďaleko Darlingu v Južnej Afrike (Foto: Rodger Bosch/AFP via Getty Images)
Iné zdroje pripisujú postavenie prvej veternej elektrárne rakúskemu vynálezcovi Josefovi Friedländerovi. Ten údajne už v roku 1883 na Medzinárodnej elektrotechnickej výstave vo Viedni predstavil veterný mlyn na výrobu elektriny.
Princíp bol v zásade rovnaký: veterný mlyn typu Halladay – známy aj ako západný či americký veterný mlyn – s priemerom 6,6 metra poháňal dynamo, ktoré vyrobenú elektrinu ukladalo do batérií. Využívanie veternej energie však siaha ešte oveľa ďalej do minulosti. A aj samotný veterný mlyn je oveľa starší.
Pred veterným mlynom bola plachta
Známym spôsobom využívania veternej energie v staroveku boli aj veterné mlyny na mletie obilia. Najstaršie známe pochádzajú z Naštifanu v Perzii. Ich existencia je preukázateľne doložená už v 7. storočí a fungujú dodnes.
Najstaršie známe veterné mlyny sa nachádzajú v meste Naštifan v dnešnom Iráne a ich existencia je preukázateľne doložená už od 7. storočia (Foto: Ahmad Hassanzadeh/CC BY-SA 4.0)
Približne od roku 200 pred n. l. používali čínski poľnohospodári vetrom poháňané vodné čerpadlá na lepšie zavlažovanie svojich polí. V nasledujúcich storočiach využívali vetrom poháňané vodné čerpadlá aj iné národy. Na celom svete je podľa odhadov stále v prevádzke viac ako milión takýchto čerpadiel.
Ešte pred vznikom prvých veterných strojov využívali ľudia veternú energiu pri plavbe plachetníc. Už najmenej 7 000 rokov využívajú vietor na pohon svojich lodí pomocou plachiet. To robí z veternej energie jednu z najstarších foriem obnoviteľnej energie. Hoci väčšina lodí dnes využíva rôzne druhy motorov, stále existuje množstvo malých aj veľkých plachetníc, ktoré poháňa priamo vietor.
Prečo sa obnoviteľné zdroje energie nazývajú obnoviteľné?
Z fyzikálneho hľadiska sa energia nedá spotrebovať ani vyrobiť, iba premieňať z jednej formy na inú. Keďže energiu nemožno zničiť, nemožno ju v doslovnom zmysle ani obnovovať. Pojem „obnoviteľná“ skôr zahŕňa časový rozmer.
Obnoviteľné zdroje energie sú teda tie, ktoré sú z hľadiska ľudského časového horizontu prakticky nevyčerpateľné. Obnovujú sa prirodzeným spôsobom a ich dostupnosť, hoci podlieha určitým prirodzeným výkyvom, nezávisí od zásahu človeka. Medzi tieto zdroje energie patrí slnečné žiarenie, vietor, voda (z dažďa, jazier a riek), obnoviteľná biomasa, geotermálna energia a príliv a odliv.
Iným prípadom sú fosílne zdroje energie, ktoré sa považujú za obmedzené a konečné. Z hľadiska geologických procesov to však nie je úplne presné, pretože ropa, zemný plyn, uhlie a rašelina vznikajú počas veľmi dlhého obdobia z organickej hmoty uloženej v sedimentárnych vrstvách Zeme. Keďže organická hmota sa neustále ukladá, za vhodných podmienok môžu v geologickom meradle vznikať nové fosílne zdroje energie.
Tento proces však trvá milióny rokov a ľudská spotreba výrazne prevyšuje tempo ich vzniku, preto sa nepovažujú za obnoviteľné. Keďže aj stromy niekedy rastú celé generácie, o udržateľnosti ich využívania v energetike sa vedú spory.
Ako slnečné svetlo vyrába elektrinu
Dnes poznáme modré solárne panely s veľkými článkami na strechách domov alebo na poliach. Fotovoltika, teda výroba elektriny zo slnečného svetla, je v súčasnosti najrýchlejšie rastúcim zdrojom energie na planéte – a zároveň veľmi mladým. Na masový trh sa začala výraznejšie dostávať až približne pred 30 rokmi.
Premena svetla na elektrinu sa datuje od 19. storočia. Prvý funkčný solárny článok zostrojil americký vynálezca Charles Fritts v roku 1883. Kým dnešné solárne články väčšinou pozostávajú z kremíka, Fritts použil selénovú vrstvu a tenkú zlatú vrstvu.
Účinnosť vtedajšieho článku dosahovala približne jedno percento, teda bola oveľa nižšia ako účinnosť dnešných solárnych článkov, ktorá presahuje 20 percent. Viacvrstvové články dosahujú v laboratórnych podmienkach už 47,6 percenta a teoretická hranica účinnosti bola nedávno zvýšená na 66 percent.
Vedecký základ prvého solárneho článku je však takmer o 50 rokov starší a siaha k objavu fotoelektrického javu Alexandrom Edmondom Becquerelom v roku 1839. Francúzsky fyzik mal vtedy iba 19 rokov. Zistil, že určité materiály vytvárajú elektrické napätie, keď na ne dopadá svetlo. Prvý použiteľný kremíkový solárny článok vyvinuli výskumníci v Bellových laboratóriách v roku 1954.
Fyzik Alexandre Edmond Becquerel (1820 – 1891) ako 19-ročný objavil fotoelektrický jav, čím položil základy moderných solárnych článkov. Portrét vytlačil Charles-Jérémie Fuhr (1832 – 1875) podľa litografie Pierra Petita (1832 – 1885). (Foto: voľné dielo)
Solárny modul z roku 1976 (Foto: NASA, voľné dielo)
Grafické znázornenie štruktúry solárneho článku, tandemového solárneho článku a spôsobu, akým využívajú svetelné spektrum. (Foto: Epoch Times; vytvorené na základe informácií UCL NEWS a zdrojov spadajúcich pod voľné dielo)
Pred vznikom solárneho článku využívali ľudia slnečné svetlo buď pasívne, alebo pomocou zrkadiel. Pasívne využívanie slnečnej energie znamená napríklad vhodnú orientáciu budovy na juh, aby slnečné lúče v prechodných obdobiach a v zime zohrievali obytné priestory. V lete, keď je slnko vysoko, by však jeho priame lúče nemali prenikať do obytných priestorov, čo možno dosiahnuť vhodným architektonickým riešením stavby.
Na cielené usmerňovanie slnečného svetla do interiérov sa používali zrkadlá. Používali sa aj viaceré zrkadlá alebo šošovky, pomocou ktorých sa slnečné svetlo sústreďovalo na vykurovanie alebo zakladanie ohňa.
Dnes túto techniku takmer všade nahradilo elektrické osvetlenie, ktoré je k dispozícii nepretržite. Okrem toho je jednoduchšie založiť oheň zapaľovačom alebo zápalkou. Sústredené slnečné svetlo však má využitie aj dnes – predovšetkým v solárno-termických zariadeniach.
Od rieky k toku elektriny
Pri využívaní obnoviteľných zdrojov energie nesmie chýbať ani vodná energia. Niekoľko krajín dnes získava 100 percent alebo veľkú časť elektriny práve z vodnej energie, najmä tak, že vodu z priehrad nechávajú pretekať cez turbíny, ktoré môžu vyrábať elektrinu nepretržite. Patria medzi ne Nórsko, Island a Bhután.
História premeny vodnej energie na elektrinu opäť siaha do druhej polovice 19. storočia. Viktoriánsky vynálezca a inžinier William Armstrong postavil v roku 1870 prvú vodnú elektráreň na svete. Vznikla priamo na jeho rodinnom sídle Cragside neďaleko britského mesta Rothbury. Voda z umelého jazera poháňala turbínu a dynamo, ktoré vyrábali elektrinu. Tá v roku 1878 napájala rôzne elektrické zariadenia na sídle, napríklad uhlíkové oblúkové lampy.
O desať rokov neskôr sa prvé vodné elektrárne začali používať aj na druhej strane Atlantiku. Okolo roku 1880 vyrábalo dynamo poháňané vodnou turbínou v meste Grand Rapids v americkom štáte Michigan elektrinu pre divadlo a osvetlenie fasády obchodu. V nasledujúcom roku dodávalo dynamo spojené s turbínou vodného mlyna elektrinu na pouličné osvetlenie v meste Niagara Falls v americkom štáte New York. Postupom času vznikali ďalšie a väčšie zariadenia.
Už dávno pred využitím vodnej energie na výrobu elektriny sa tečúca voda používala na premenu kinetickej energie na mechanickú. Pred viac ako 2 000 rokmi ľudia využívali vodnú energiu v poľnohospodárstve na pohon čerpacích zariadení. Reťaze alebo kolesá s vedrami pritom dopravovali vodu z riek na vyššie položené miesta, čím uľahčovali zavlažovanie polí.
Neskôr ľudia vyvinuli vodné kolesá a vodné mlyny na mletie obilia na múku. Z niekdajších približne 50 000 veterných a vodných mlynov zostáva dnes podľa Nemeckého výboru UNESCO v Nemecku v prevádzke už len približne 50, ktoré zachovávajú tradíciu mlynárskeho remesla. Aj na mnohých historických miestach dnes vodné kolesá a mlyny nahradili elektricky poháňané stroje.
Rekonštrukcia dunajského lodného mlyna v Múzeu mlynov v nemeckom Gifhorne (Foto: Susanne Ausic/Epoch Times)
Vodný mlyn v nemeckom meste Lüdinghausen, prvýkrát spomínaný v stredoveku. Dnes sa aj na historických miestach melie prevažne pomocou elektrických zariadení. (Foto: Dietmar Rabich/CC BY-SA 4.0)
Najstaršia obnoviteľná energia
Ako už bolo spomenuté, ľudia využívajú vodnú a veternú energiu už tisícročia. Ak sa však pýtame, ktorý zdroj obnoviteľnej energie je najstarší, obe jednoznačne vypadávajú. Oveľa staršie je totiž využívanie biomasy, ktorá tiež patrí medzi obnoviteľné zdroje energie.
Dnešné elektrárne na biomasu využívajú rovnako ako všetky tepelné elektrárne parný princíp. Prevádzkovatelia takýchto zariadení najskôr spaľujú organické látky. Vzniknuté teplo vytvára paru, ktorá poháňa turbínu. Tá poháňa generátor, ktorý vyrába elektrinu a môže ju dodávať do elektrickej siete. V roku 2023 mala biomasa osempercentný podiel na svetovej výrobe elektriny. V Nemecku dosiahol podiel biomasy na výrobe elektriny pre verejnú sieť v predchádzajúcom roku 8,7 percenta. (Pozn. red.: V prípade Slovenska bol podľa dostupných odhadov podiel biomasy v roku 2025 na úrovni 4,4 až 5,5 %.)
Aj tento spôsob výroby elektriny siaha do 19. storočia. Najneskôr od roku 1889 ľudia využívajú biomasu, napríklad drevný odpad, aj na výrobu elektriny. Vtedy sa tak stalo za použitia parného generátora elektriny v kanadskom meste Calgary. Podnikateľ Peter Prince si uvedomil, že odpadové produkty z jeho píly možno spaľovať a využívať na pohon parného generátora elektriny. Nainštaloval preto parný generátor s výkonom 75 kilowattov (kW), ktorý dodával elektrinu na pílu a na osvetlenie okolia.
Človek používa drevo a iné biologické materiály na spaľovanie už najmenej desiatky tisíc rokov. Oheň poskytoval svetlo a teplo a mohol sa používať aj na prípravu jedla. Toto kontrolované využívanie ohňa sa považuje za jeden z najdôležitejších raných objavov ľudstva a zároveň za najstarší spôsob využívania obnoviteľných zdrojov energie.
Podľa archeologických nálezov dokázali využívať oheň na spaľovanie dreva už neandertálci, ktorí žili dávno pred našou civilizáciou – približne pred 40 000 až 400 000 rokmi. Nález z Izraela dokonca dokladá cielené spaľovanie dreva spred približne 790 000 rokov. Ovládať oheň teda dokázali ešte skorší predkovia človeka.
Ďalšie obnoviteľné zdroje
Medzi obnoviteľné zdroje energie patrí aj geotermálna energia, teda teplo zo Zeme využiteľné na vykurovanie a chladenie, a energia oceánov získavaná z prílivu, odlivu a vĺn. Tieto zdroje energie zatiaľ takmer neprispievajú k výrobe elektriny.
Na celom svete sú v súčasnosti len dve veľké prílivové elektrárne – vo Francúzsku a Južnej Kórei – s menovitým výkonom presahujúcim 200 megawattov (MW). S veľkým odstupom nasleduje dnes už odstavené zariadenie v Kanade s výkonom 20 MW; všetky ostatné sú menšie. V minulosti boli plánované projekty s celkovým menovitým výkonom viac ako 80 gigawattov, ale pre neisté vplyvy na životné prostredie sa doteraz nezrealizovali.
Moinho de Maré de Corroios pri ústí rieky Tejo v Portugalsku je jedným z najlepšie zachovaných prílivových mlynov na svete. Bol postavený v roku 1403 a v prevádzke bol až do konca 70. rokov 20. storočia.
Geotermálna energia: Elektrina a teplo z hĺbky 3 000 metrov
Aj geotermálne elektrárne majú spravidla menovitý výkon v desiatkach alebo nižších stovkách megawattov. Ich umiestnenie sa však neobmedzuje len na pobrežné oblasti. V roku 2025 tvorila geotermálna energia približne 0,5 percenta svetovej výroby elektriny. V niektorých krajinách, napríklad v Keni, na Islande a na Novom Zélande, dosahuje jej podiel na výrobe elektriny 15 až 45 percent.
Prvá geotermálna elektráreň vznikla v roku 1904 v talianskej obci Larderello a spočiatku dodávala elektrinu len do piatich lámp. Od roku 1913 fungovala komerčne s výkonom 250 kW.
Geotermálna elektráreň na Novom Zélande. Elektráreň vyrába elektrickú energiu využívaním geotermálnej energie v sopečnej oblasti Taupo. (Foto: W. Bulach/CC BY-SA 4.0)
Geotermálna energia sa využívala už dávno pred nástupom elektriny, najmä na miestach s termálnymi prameňmi a kúpeľmi. Jedným z najznámejších príkladov je Modrá lagúna na Islande. (Foto: Getty Images)
Geotermálne teplo, teda teplo pod povrchom Zeme, sa aj dnes využíva ako zdroj tepla. Najmä v chladnejších mesiacoch je teplota pod zemou o niekoľko stupňov Celzia vyššia než na povrchu. Toto teplo dnes využívajú tepelné čerpadlá s hĺbkovými sondami alebo zemnými kolektormi. Už začiatkom 20. storočia ľudia využívali geotermálne teplo na vykurovanie budov. Najstarší známy systém geotermálneho diaľkového vykurovania funguje vo francúzskej obci Chaudes-Aigues (v preklade „horúce pramene“) už od roku 1332.
Dlho pred elektrifikáciou sa geotermálna energia využívala aj na vykurovanie kúpeľných miest a v okolí horúcich prameňov vznikali osady. Tieto miesta fascinujú ľudí minimálne od železnej doby. Rimania pevne začlenili termálne kúpele do svojej kultúry. Aj dnes sú termálne kúpele v prevádzke na mnohých miestach po celom svete.
Geotermálna energia zahŕňa využívanie tepla aj chladu zo Zeme. Tak ako sa plytká geotermálna energia využíva v zime na vykurovanie, v lete, keď je podložie chladnejšie, ju možno využiť na chladenie budov. Teplota pôdy sa často pohybuje medzi 10 a 18 stupňami Celzia. Aj preto ľudia už od kamennej doby čiastočne zapúšťali svoje obydlia do zeme.
Článok bol preložený z nemeckej edície Epoch Times.
Trénujte si mozog s našimi hrami! Sudoku, šachové úlohy, hľadanie rozdielov, solitaire HRAŤ ▶Diskusia
Komentáre sú verejné. Zverejňujeme príspevky, ktoré dodržiavajú pravidlá diskusie.
Na pridanie komentára sa alebo si .
