Sciencemag.cz
Doporučujeme
Zásoby fúzního paliva jsou reálně nevyčerpatelné. Ve světových oceánech se nachází až 4,76×10 na 16 kg deuteria. Toto množství je dostatečné pro pokrytí celosvětové spotřeby energie roku 2015 ve výši 6×10 na 20 J/rok po dobu 8 miliard let. Protože již odhadem za 5 miliard let dojde k vyhoření fúzního paliva na Slunci, má jaderná fúze větší zásoby paliva než obnovitelné zdroje energie.
OSN odhaduje, že populace Země poroste přibližně do roku 2100, kdy se ustálí na 10 miliardách obyvatel. V návaznosti na stabilizaci počtu obyvatel by mělo po roce 2100 dojít i ke stabilizaci spotřeby energie na úrovni 1,53 x 10 na 21 J/rok. Bez ohledu na růst celosvětové spotřeby zůstane zachována schopnost jaderné fúze uspokojit veškerou poptávku po energii po celou dobu existence Země. V časovém měřítku miliard let je důležité zmínit, že fúzní palivo také tvoří velkou část viditelné hmoty vesmíru.
Světové oceány obsahují 4,76 x 10 na 16 kg deuteria. Toto palivo je dostupné všem lidem na Zemi a jeho množství představuje dostatečnou zásobu paliva na miliony let. Ve vesmíru pak fúzní palivo tvoří převážnou část viditelné hmoty
Zásoby lithia pro první generaci fúzních elektráren jsou přibližně 1,83 x 10 na 13 kg izotopu 6Li. Pokud by měla být fúzní reakce DT používána delší dobu, což se nepředpokládá, pak by zásoby lithia v oceánech vystačily na pokrytí celosvětové spotřeby energie po dobu 2,2 milionů let. Všechny stávající fúzní reaktory používají především reakci DD a je proto jen otázkou času, kdy bude možné i v energetických reaktorech slučovat pouze deuterium bez potřeby lithia.
Z antropogenního hlediska je fúzní palivo nevyčerpatelný zdroj energie. Jeho zásoby jsou ve světových oceánech v antropogenním prostoru a jsou dostupné všem obyvatelům Země. Využití jaderné fúze odstraní energetickou nadvládu zemí disponujících zásobami energetických surovin a poskytne i těm nejmenším zemím energetickou nezávislost. Dostupnost fúzního energetického zdroje je také kvalitativně vyšší než dostupnost obnovitelných energetických zdrojů OZE, které jsou ve většině případů závislé na nahodilosti počasí a na geografických podmínkách.
Fúzní energetický tok je kontinuální a zcela přirozený. Při čerpání fúzního paliva z mořské vody dojde k nepatrnému snížení jeho lokální koncentrace v místě čerpání. Přírodní procesy, difuze a proudění vody, budou přirozeně a nepřetržitě tuto koncentraci vyrovnávat s okolní vodou oceánů bez zásahu člověka. Čerpání paliva bude probíhat v malých množstvích, přibližně 2 kg paliva denně pro fúzní elektrárnu o elektrickém výkonu 2 GWe. Odpadem této elektrárny bude zhruba 1 kg helia denně. Pro srovnání, přirozený únik vodíku a helia ze Země do vesmíru dosahuje až 90 milionů kg ročně a naopak jejich přírůstek z vesmíru činí přibližně 40 milionů kg ročně. Tím dochází k přirozenému energetickému toku fúzního paliva do antroposféry v souladu s definicí OZE.
Pro získání paliva fúzní elektrárny o elektrickém výkonu 2 GWe na celý den provozu postačí přečerpat 60 m3 vody, z nichž 59,998 m3 se zase vrátí zpět do oceánu. Pro měsíční provoz fúzní elektrárny o velikosti Temelínské jaderné elektrárny bude stačit přefiltrovat vodu z plaveckého bazénu.
Ekonomika
Rychlost vstupu fúzních reaktorů do energetiky závisí na řadě politických a ekonomických faktorů. Z politického hlediska má jaderná fúze jako jediný energetický zdroj potenciál umožnit každé zemi energetickou nezávislost. Je proto na rozhodnutí vlád, zda stojí za to k energetické nezávislosti směřovat.
Z ekonomického hlediska by v první řadě měly být existující energetické zdroje zhodnoceny, zda poskytují energii bezpečně bez vlivu na zdraví obyvatelstva, bez emisí měnících klima nebo jiných negativních vlivů a bez odpadu zatěžujícího budoucí generace. Vznikající externality by měly být v plné výši zahrnuty do ekonomické bilance těchto zdrojů. Pak by jaderná fúze s vysokou pravděpodobností vyšla jako ekonomicky nejvýhodnější, protože umožňuje efektivní, bezemisní, bezodpadovou a ekologickou výrobu elektřiny.
Uvedené externality se však obtížně oceňují a jejich vliv se do investičních záměrů obvykle nezapočítává. Pokud má být fúzní elektrárna konkurenceschopná, tak především musí přes své nesporné výhody vyrábět elektřinu za cenu porovnatelnou se současnou výrobní cenou v existujících elektrárnách. To vyžaduje, aby investiční náklady na výstavbu fúzní elektrárny a provozní náklady na vlastní výrobu elektřiny byly celkově srovnatelné s náklady aktuálně platnými v energetice.
Počáteční nevýhodou fúzní energetiky jsou nedostatečně optimalizované technologie a nedostatek zkušeností. Není proto reálné, aby byly první fúzní elektrárny konkurenceschopné. Až postupné zdokonalování jednotlivých zařízení na základě zkušeností z jejich provozu umožní snížit cenu elektřiny na úroveň srovnatelnou s výrobní cenou elektřiny desítky let využívaných jaderných elektráren. Pozitivní vliv na snížení investičních a provozních nákladů mohou mít dva faktory: využití moderních technologií jaderných elektráren a nízké palivové náklady.
Využití zkušeností a praxe z výstavby a provozování jaderných elektráren může výrazně omezit ekonomická rizika výstavby elektrárny pouze na fúzní technologie a tím snížit celkové investiční náklady. Konkrétně jde například o využití průmyslově zvládnuté technologie chlazení tlakovodních elektráren PWR/VVER.
Nízké palivové náklady jsou dány minimální spotřebou paliva a nízkou cenou vstupů palivového cyklu – vody a lithia. Výrobní cena elektřiny tak bude určována především investičními a provozními náklady, které budou klesat s optimalizací jednotlivých technologií elektrárny.
V souladu s výše uvedeným se cena výstavby první fúzní elektrárny odhaduje na 12 miliard $, cena výstavby druhé elektrárny na 9 miliard $. To je cena srovnatelná s cenou nových jaderných elektráren. Podobně je výrobní cena elektřiny první fúzní elektrárny odhadována přibližně na 0,356 $/kWh (tj. při aktuálním kurzu cca 8,6 Kč/kWh) a výrobní cena elektřiny druhé fúzní elektrárny na 0,128 $/kWh (cca 3,2 Kč/kWh). S výstavbou dalších elektráren se cena vyráběné elektřiny postupně sníží pod výrobní cenu elektřiny z jaderných elektráren.
Tento text je úryvkem z knihy:
Slavomír Entler,Jan Mlynář: Spoutání slunce
Academia 2016
O knize na stránkách vydavatele
