15 minút

Život so solárnou energiou

Od Sebastiana Dreschera

Vynálezca Jürgen Kleinwächter už desaťročia pracuje na solárnych elektrárňach pre globálny juh. Teraz by sa mu mal konečne podariť prelom.

Nie je ľahké dohodnúť si stretnutie s Jürgenom Kleinwächterom. Teraz má viac obchodných stretnutí, stretáva sa s finančníkmi, robí plány so svojimi technikmi. Kleinwächter má 75 rokov – ale odchod do dôchodku pre neho neprichádza do úvahy.

Návštevy prijíma doma v Egisholzi, malej dedinke neďaleko Lörrachu na juhozápade Nemecka. Kleinwächter žije s manželkou v jednoduchom roľníckom dome. Toto februárové ráno je v pripojenej zimnej záhrade chladno a slnku ešte potrvá, kým miestnosť zohreje. Hostiteľ postaví na kávu a zdvorilo pozýva k veľkému drevenému stolu.

V najbližších hodinách bude Kleinwächter rozprávať o svojom živote: Je to príbeh kutila, pre ktorého ekonomický úspech nikdy nebol prioritou. Príbeh o stroskotaniach a pokračovaniach. A o otázke, komu má slúžiť technológia.

Urobil som veľa chýb a často som prišiel k správnym záverom príliš neskoro.

Jürgen Kleinwächter, vynálezca a solárny priekopník, Egisholz

Kleinwächter pôsobí prakticky a otvorene. Pod farebne vyšívaným plsteným klobúkom sa pozeráte do tváre muža, ktorý sa rád smeje, väčšinou sám na sebe a potom hovorí veci ako: «Urobil som veľa chýb. A často vyvodzoval správne závery príliš neskoro.“ Jeho hlas je jasný a silný, občas prenikne južný bádenský dialekt. Z času na čas ho zvýši, napríklad keď ide o rastúcu nerovnosť medzi chudobnou a bohatou časťou sveta. Jeho poslaním, hovorí, bolo vždy vyvíjať solárnu techniku pre globálny juh: „Potrebujeme jednoduché riešenia, ktoré môžu ľudia v chudobnejších krajinách použiť na výrobu energie samostatne a spôsobom šetrným k životnému prostrediu. Solárna energia je na to obzvlášť vhodná.“

Stôl s množstvom papierov pred oknom do zelene.  Pán Kleinwächter sedí za stolom a číta.
Domáca kancelária: Jürgen Kleinwaechter v jeho zimnej záhrade v Egisholzi. Foto: Christina Stohn
Na okennom parapete je parabolické zrkadlo odrážajúce oblohu.
Small Light Catcher: Model parabolického zrkadla, ktoré sústreďuje slnečné svetlo do jedného bodu. Foto: Christina Stohn
Prst ukazuje na čiernobielu fotografiu s parabolickým zrkadlom.
História techniky: Kleinwächter ukazuje obrázky a náčrty svojich vynálezov. Foto: Christina Stohn

Aby to dokázal, chytil malé parabolické zrkadlo ležiace na okennom parapete – jeden z jeho prvých vynálezov. „Zrkadlo zachytáva slnečné svetlo a sústreďuje ho na jeden bod. To jednoducho spôsobuje dosiahnutie vysokých teplôt, ktoré možno použiť na varenie alebo výrobu elektrickej energie.» Základnou časťou je ľahká zrkadlová fólia, ktorá sa pod tlakom vzduchu automaticky deformuje do konkávneho zrkadla.

Posledný veľký rozbeh pre solárneho priekopníka

Tento študovaný fyzik sa už takmer 50 rokov venuje výskumu kreatívnych solárnych technológií. Riadil firmy, kde desiatky inžinierov pracovali na solárnych termických systémoch a kombinovanej výrobe tepla a elektriny. Medzi odborníkmi aj v tlači je Kleinwächter považovaný za solárneho priekopníka. Ale len niekoľko jeho nápadov sa zatiaľ dokázalo presadiť. So spoločnosťou “Sun Orbit” v Hettingen v Švábskych Alpách teraz robí posledné série testov. Kleinwächter je partnerom, ale zostáva mimo denného podnikania. Dvaja technici a jeden inžinier sa starajú o to, aby dokončili niekoľko vynálezov.

Patrí sem aj systém, s ktorým chce teraz Kleinwächter vo veľkom presadiť: kompaktná elektráreň, ktorá ukladá energiu zachytenú zo slnka a môže ju kedykoľvek počas dňa uvoľniť na varenie, kúrenie a výrobu elektriny. Mojim princípom bola vždy multifunkčnosť, hovorí Kleinwächter: „Fotovoltaika je skvelá vec. Ale solárny priemysel dnes myslí na monokultúry a zanedbáva iné možnosti využitia.“

SOLÁRNA ENERGIA SA DÁ VYUŽÍVAŤ OVEĽA KOMPLEXNEJŠIE A LEPŠIE.

JÜRGEN KLEINWÄCHTER, VYNÁLEZCA A SOLÁRNY PRIEKOPNÍK, EGISHOLZ

Kleinwächter pomocou náčrtu vysvetľuje, ako systém funguje. Základná myšlienka: Zrkadlo sústreďuje slnečné svetlo na oceľovú skrinku obsahujúcu hydrid horečnatý – zlúčeninu horčíka a vodíka. Pri teplote vyššej ako 300 stupňov Celzia horčík uvoľňuje vodík, ktorý sa potrubím pretláča do druhého boxu, kde sa spája so zmesou železa a titánu, takzvaným nízkoteplotným hydridom. V noci okolité teplo vodík opäť oddeľuje. Pri reakcii s horčíkom prúdi späť a uvoľňuje teplo. „Musíte si to predstaviť ako ping-pong, ktorý sa spúšťa automaticky bez akýchkoľvek ovládacích prvkov,“ hovorí Kleinwächter.

Teplá voda, teplo na varenie, elektrina – všetko z jedného systému

Teplo z reaktora sa má využiť priamo na varenie a ohrev vody. Na výrobu elektriny chce Kleinwächter spojiť úložisko so Stirlingovým motorom, ktorý dokáže premieňať teplo na kinetickú energiu a elektrinu. Ůložisko energie vyvinul spolu s Inštitútom Maxa Plancka pre výskum uhlia v Mülheim an der Ruhr a súkromná spoločnosť stavia kryt reaktora. Sun Orbit prispieva zrkadlom a Stirlingovým motorom a zostavuje komponenty.

Mosadzný model motora Sterling.
Mosadzný model motora Sterling.
Zjednodušene povedané, Stirlingov motor funguje tak, že jednu stranu valca ohrieva a druhú chladí okolitou teplotou. Vzduch medzi nimi sa pri zahrievaní rozpína ​​a pri ochladzovaní sa sťahuje. Táto zmena tlaku zase poháňa pracovný piest, ktorý uvádza do pohybu zotrvačník.

Systém dokáže zásobovať africkú desaťčlennú rodinu energiou 24 hodín denne, nadchýna sa Kleinwächter. Reaktor je nenáročný na údržbu, kovy sa nemusia vymieňať a – na rozdiel od lítia pre moderné batérie – sú lacné a dostupné bez poškodzovania životného prostredia. Zrkadlo je tiež odolné a chránené proti vetru a piesku vďaka priehľadnému krytu. Minielektráreň by mala stáť maximálne 5000 eur, financovaná z mikroúverov. Chce zarobiť na vydávaní licencií firmám v priemyselných krajinách – kde by sa dala využiť aj solárna elektráreň s väčším zásobníkom – a urýchliť tak presun na juh.

Kleinwächter vie, že jeho idealizmus stále uráža mnohých pragmatickejšie zmýšľajúcich. To ho však veľmi netrápi: „Často som to bral ako chválu, keď ma ostatní nazývali čudákom,“ hovorí.

PRE MŇA POZNANIE ZNAMENÁ PREVZIAŤ ZODPOVEDNOSŤ

JÜRGEN KLEINWÄCHTER, VYNÁLEZCA A SOLÁRNY PRIEKOPNÍK, EGISHOLZ

Táto viera má veľa spoločného s lekciami, ktoré sa naučil z nemeckej histórie, a s úlohou, ktorú v nej zohrali ľudia ako jeho otec Hans Kleinwächter. Ako mladý fyzik sníval o vesmíre, no ako mnohí iní sa nechal inštrumentalizovať národnými socialistami a v armádnom výskumnom ústave Peenemünde skúmal vývoj „Aggregat 4“, prvej veľkej rakety s kvapalinovým motorom. na Usedome, ktorá bola od septembra 1944 známa ako „Odvetná zbraň 2.“ (V2) zabila viac ako 8 000 ľudí, najmä v Londýne a Antverpách.

Príbeh o rebélii a zmierení

Jürgen Kleinwächter, narodený v roku 1944, vyrastal vo výskumnej kolónii neďaleko Paríža. Tam po skončení vojny jeho otec spolupracoval s ďalšími nemeckými vesmírnymi a leteckými špecialistami pre francúzsky raketový program. Syn Jürgen fascinovane sledoval a bol aj svedkom toho, ako počas testov explodovali rakety. Zároveň vo francúzskej škole počul o zločinoch nacistického režimu a začal mať podozrenie, že ani jeho otec nemohol byť nevinný.

Ako mnoho mladých ľudí v tom čase, aj Kleinwächter sa vzbúril proti generácii svojich rodičov. Došlo k otvorenému sporu, keď jeho otec na začiatku 60. rokov dočasne pracoval ako staviteľ rakiet pre Egypt – a podporoval tak režim, ktorý hrozil štátu Izrael zánikom. Rodina Kleinwächterovcov sa v tom čase presťahovala späť do Nemecka a ich syn Jürgen bol na návšteve u svojho otca v Egypte. „Tvrdil, že išlo len o civilné vesmírne lety. Ale videl som vysokopostavených vojakov vo výskumnom zariadení a neveril som im ani slovo,“ hovorí Kleinwächter. Jeho podozrenie sa malo drasticky potvrdiť, keď sa agenti izraelskej tajnej služby Mossad v roku 1963 pokúsili zavraždiť Hansa Kleinwächtera v Lörrachu. Jürgen Kleinwaechter si na to ešte dobre spomína.

Mladý muž a robot rovnakej výšky zlyžujú svah.
Vášnivý lyžiar sa v 60. rokoch hrabal v robotike. Foto: archív Kleinwächter

Počas štúdia fyziky a astrofyziky v Grenobli sa Jürgen Kleinwächter stretol s francúzskymi vedcami, ktorí mu odhalili úplne iné chápanie technológie ako nemeckí stavitelia rakiet. Francúzi už predtým experimentovali so solárnou technológiou v Alžírsku a okrem iného vyvinuli veľké konkávne zrkadlá, ktoré dokonca dokázali roztaviť kovy v ich ohnisku. Kleinwächtera zaujali svojou vynaliezavosťou. Predovšetkým ho však presvedčila ich filozofia postaviť do stredobodu výskumu ľudí.

Mladý fyzik našiel svoje celoživotné dielo v slnečnej energii, ktorá ho mala neskôr dať opäť dokopy s otcom. „V jednom rozhovore vtedy povedal, že nedokáže zladiť so svojím svedomím, že toľko ľudí na svete umiera od hladu, aj keď máme prostriedky, ako sa tomu vyhnúť. To sa mi videlo v poriadku, »hovorí Kleinwächter. V roku 1971 obaja spoločne založili v Lörrachu výskumnú spoločnosť, ktorú neskôr prevzal syn.

O vynálezoch, suchách a zlyhaniach

Odvtedy zaregistroval okolo 200 patentov. Kleinwächter vynašiel bazénový ohrievač s plastovými kolektormi, ktorý sa dobre predával. Spolu s otcom vyvinul zrkadlové systémy, ktoré boli inštalované okrem iného na osvetlenie denným svetlom v centrále BMW v Mníchove a na letisku v Manchestri. Prestížne projekty, ktoré zarábali, no neuspokojili Kleinwächterovcov.

BOHUŽIAĽ, KOMERČNÁ STRÁNKA MA NIKDY DOSTATOČNE NEZAUJALA.

JÜRGEN KLEINWÄCHTER, VYNÁLEZCA A SOLÁRNY PRIEKOPNÍK, EGISHOLZ

Pretože vývoj, ktorý mal pomôcť ľuďom v chudobnejších krajinách, skutočne nenabral rýchlosť. Hoci sa mu podarilo získať veľa peňazí na výskum, opakovane sa mu nepodarilo uviesť produkty na trh. Pri pohľade späť Kleinwächter hovorí, že chcel príliš veľa. Namiesto toho, aby sa sústredil na jednotlivé zložky, prichádzal stále s novými nápadmi. „Celá technológia je pre mňa zároveň ihriskom a je fajn vymýšľať nové veci,“ hovorí. „A, bohužiaľ, komerčná stránka ma nikdy dostatočne nezaujímala. Bol som často naivný a ako vedecký riaditeľ som sa spoliehal na zodpovedných podnikateľov.“

Kleinwächter musel so svojou firmou trikrát vyhlásiť bankrot, pretože ho veľkí investori opustili alebo sami skrachovali. Jeho idealistický prístup bolo ťažké zladiť s logikou trhového hospodárstva. Potreboval veľa peňazí na financovanie drahých testov a vývoja. Zároveň sa ako zarytý zástanca „hnutia open source hardvéru“ snažil navrhnúť svoju technológiu tak, aby ju bolo možné čo najjednoduchšie skopírovať.

Pri parabolickom zrkadle s priemerom okolo 3 metrov stoja záujemcovia.
„ISES Solar World Congress“ 1987 v Hamburgu: Jürgen Kleinwaechter (druhý zľava) a jeho otec Hans Kleinwaechter (druhý sprava) predstavujú zrkadlo, ktoré koncentruje slnečné svetlo na ruský solárny článok arzenidu gália. Foto: archív Kleinwächter
Tri fotografie zobrazujúce rôzne väčšie a menšie parabolické zrkadlá.
V roku 1978 pracovala Kleinwächterova spoločnosť na parabolických zrkadlách, ktoré sústreďujú slnečné svetlo na ohniskovú čiaru. Na obrázku v strede je zobrazený systém s prijímacou trubicou – predchodca systémov, ktoré sa dnes používajú na výrobu technologického tepla. Foto: archív Kleinwächter
Vedľa seba stoja traja páni v oblekoch, z ktorých každý drží pohár od piva.
Priekopníci medzi sebou: Jürgen Kleinwächter (vľavo) v roku 1987 so švédskym inžinierom Stigom Carlqvistom, ktorý skúmal ďalší vývoj Stirlingovho motora, a politik SPD a priekopník solárnej energie Hermann Scheer (vpravo). Foto: archív Kleinwächter
Dve fotky s vozidlom pripomínajúcim dvojmiestny kočiar, ktorý má aj pohon na bicykel.
Mobilné už od útleho veku: Na konci 70. rokov minulého storočia vyvinul Kleinwächterov tím jedno z prvých vozidiel na solárny pohon v Európe. Membránové zrkadlo v pozadí bolo súčasťou solárnej tepelnej elektrárne na testovacom poli v Lörrachu. Foto: archív Kleinwächter

Slnečná energia: aj spoločenský a kultúrny problém

Kleinwächter teraz spolupracuje predovšetkým s charitatívnymi iniciatívami a miestnymi partnermi. V Indii nainštaloval solárne vodné čerpadlá. V Tamera, eko-dedine v Portugalsku, postavil skleník, ktorý sa používa aj na výrobu energie. Zatiaľ ide len o jednotlivé pilotné projekty – Kleinwächter však dúfa, že nájdu napodobiteľov. Na svojich cestách sa naučil veľa o tom, aké dôležité je brať do úvahy sociálne a kultúrne zvyky pri zavádzaní nových technológií, hovorí Kleinwächter. “Jednoduché solárne variče sa v krajinách globálneho juhu nikdy neuchytili, pretože ľudia chcú variť aj v noci.”

Kleinwächterov príbeh možno čítať aj ako dlhý rad neúspechov. Ale možno len predbehol dobu. História technológie je bohatá na nápady, ktoré boli spočiatku podceňované alebo sa presadili až o desaťročia neskôr. Mnohí vedci spočiatku považovali vynález žiarovky za omyl. A potom, čo Ferdinand Porsche vyhral automobilové preteky v roku 1902 s hybridným vozidlom Lohner-Porsche, malo trvať približne 100 rokov, kým sa táto technológia konečne rozšírila.

Držitelia licencie namiesto veľkých korporácií ako partneri

Kleinwächter je v každom prípade presvedčený, že pre jeho solárnu elektráreň je ten správny čas. Aj preto, že po desaťročiach výskumu urobil rozhodujúci pokrok so Stirlingovým motorom, kľúčovým komponentom systému. Tepelný motor, ktorý škótsky kňaz Robert Stirling vynašiel na začiatku 19. storočia, viedol dlhú dobu existenciu v zabudnutí, pretože na pohon motora boli potrebné vysoké teploty nad 500 stupňov Celzia. Kleinwächter investoval do ďalšieho vývoja, vylepšil tesnenia motora a do valca nainštaloval výkonnú membránu, ktorá prenáša tlak. Dnes jeho stroj beží pri teplote 70 až 180 stupňov Celzia, čo sa dá ľahko dosiahnuť slnečným žiarením.

Prvý model nízkoteplotného motora, „Sunpulse Plus“, sa chystá na trh, hovorí Kleinwächter hrdo. Pri distribúcii sa už nespolieha na veľké korporácie, ale na držiteľov licencií v rôznych krajinách. V lete chce spustiť výrobu firma v Mexiku, záujemca je už aj v Indii.

Dvaja muži stoja naľavo a napravo od veľkého čierneho strojového kolesa a usmievajú sa.
Olivier Paccoud, elektroinžinier, s Jürgenom Kleinwächterom v priestoroch spoločnosti „Sun Orbit“ v Hettingene. Obaja spolupracujú už dlhé roky. Foto: Christina Stohn
Rad oranžových strojov v malej továrenskej budove s výhľadom na zimný les.
Takmer pripravený na trh: Stirlingov motor „Sunpulse Plus“ Kleinwächter premieňa teplo na kinetickú energiu a elektrinu. Spoločnosti v Mexiku a Indii chcú v budúcnosti sériovo vyrábať motor. Foto: Christina Stohn
Rovnaký stroj má za volantom oranžovú zúženú karosériu.
O niečo výkonnejší Stirlingov motor „Sunpulse 500“ je určený na použitie v Nemecku – napríklad na výrobu elektriny v súkromných domoch teplom vykurovacieho systému na pelety. Foto: Christina Stohn

Kleinwächter chce na jeseň predstaviť prvý prototyp solárnej elektrárne. Ako miesto na to si vybral „Arava Institute for Environmental Studies“ v Izraeli. Vo výskumnom kibuci v Negevskej púšti Izraelčania a Palestínčania spolupracujú na ekologickom poľnohospodárstve, zavlažovacích systémoch a solárnej energii. Kleinwächter dúfa, že jeho vynález prispeje aj k mieru na Blízkom východe.

Ak sa solárna elektráreň a Stirlingov motor jedného dňa skutočne dostanú do sériovej výroby a nájdu si kupcov, Kleinwaechter by odštartoval revolúciu v solárnej technológii. Jeho neúnavné úsilie stálo za to už len za tú vyhliadku. V každom prípade tento empatický laterálny mysliteľ vydláždil nové cesty v solárnom výskume, po ktorých môžu ísť iní ďalej. Kleinwächterovo posolstvo je, že môžeme a musíme využívať slnečnú energiu oveľa lepšie ako dnes.

Slnko medzičasom odviedlo skvelú prácu aj v Egisholzi. V Kleinwächterovej zimnej záhrade sa príjemne oteplilo a už je dávno po obede. Na rozlúčku nás domáci vedie svojou záhradou so starými ovocnými stromami, čím sa nám otvára široký výhľad na úpätie Schwarzwaldu. Kleinwächter je rád vonku v lese – ďaleko od svojej milovanej techniky. Pretože príroda je podľa neho skutočným učiteľom slnečnej energie: musíme ju len lepšie počúvať.


Milý starší pán s vyšívanou čiapkou
Jurgen Kleinwächter

sa narodil v Drážďanoch v roku 1944. Vyrastal vo Francúzsku a študoval fyziku a astrofyziku v Grenobli. Od roku 1971 skúmal vývoj solárnych systémov s rôznymi spoločnosťami. Je spoluzakladateľom Európskej asociácie pre obnoviteľné energie „EUROSOLAR“ a pôsobil okrem iného ako technický konzultant pre UNESCO. Kleinwächter je ženatý, má syna a žije v Egisholzi neďaleko Lörrachu v južnom Bádensku.


  • © EWS Schönau 2023
  • Prevzaté z https://www.ews-schoenau.de/energiewende-magazin/zum-glueck/ein-leben-fuer-die-solarkraft/
  • Preklad z nemčiny: MilosL