Ahoj Vláďo,

děkujeme za dotaz, který je možná motivován představou obývání Vesmíru. Sice se nás to aktuálně netýká, ale protože plány na vybudování „kolonií“ mimo Zemi jsou, je potřeba přemýšlet i nad tím, jak taková místa zásobovat energií.

Zařízení, přeměňující tepelnou energii na energii mechanickou nazýváme tepelné motory a ty jsou obecně popsány tzv. Carnotovým cyklem. Fungování takového stroje v principu nevyžaduje ani atmosféru, ani gravitaci. I když v praktických realizacích (zejména prvních parních strojů) byl využíván k návratu pístu do počáteční polohy i atmosférický tlak. Tepelný stroj si můžeme představit jako např. injekční stříkačku. Pokud budeme mít stříkačku v užší části ucpanou a zahřejeme ji, bude se vzduch uvnitř rozpínat. Píst stříkačky se začne pohybovat a vykoná práci. Pak stříkačku ochladíme, vzduch se začne smršťovat a (díky atmosférickému tlaku) se stříkačka vrátí do původní polohy. Pokud tyto fáze (ohřívání a chlazení) budeme pravidelně opakovat máme tepelný stroj (v autě je to v řádech tisíců změn za minutu). Na tomto principu fungují jak spalovací motory u aut, tak i tepelné (jaderné) elektrárny. Pokud nebude k dispozici atmosféra a gravitace, můžeme návrat pístu do původní polohy zajistit např. pružinou, nebo využitím více válců, které pracují proti sobě.

Takže to nějak fungovat bude, ale problém bych viděl v účinnosti. Maximální účinnost tepelného stroje je součástí 2. termodynamického zákona a můžeme ji spočítat: ν=1-(T2/T1), kde T2 je teplota chladiče a T1 je teplota ohřívače (oboje v Kelvinech). Účinnost tepelné elektrárny je cca 33 %, takže z např. jeden blok uhelné elektrárny o výkonu 100 MW při výrobě elektrické energie do chladiče odevzdá 200 MJ tepla každou sekundu. A těch 200 MW je potřeba rychle předat okolí. Pokud by tento odvod zbytkového tepla nefungoval, bude se zvyšovat teplota chladiče a tudíž i účinnost elektrárny. A protože ve vakuu není žádné prostředí, bude teplo z chladiče odcházet jen ve formě záření a tento způsob předávání energie je pomalý. Technické řešení tak bude mnohem náročnější a tudíž i dražší.

Ale určitě bude nutné výrobu energie pro osady mimo Zemi připravit, protože samotné fotovoltaické panely či tebou zmiňované termoelektrické zdroje nebudou schopné dodat v případě větší infrastruktury potřebný výkon.

Dost možná je tento tvůj dotaz námětem k řešení energetické soběstačnosti jak vesmírných stanic, tak i zmiňovaných kolonií a snad se mi podařilo poukázat na zásadní problém při realizaci elektrárny mimo Zemi.