Sztuczne słońca i osiedlowe reaktory jądrowe, czyli energetyka za 10 lat

Te ekologiczne zmiany są już widoczne, gdziekolwiek się rozejrzymy, a najlepsze dopiero nastanie. Eksperci uważają, że coraz więcej rządów krajów, a nawet miejskich społeczności będzie inwestowało w technologie odnawialnych źródeł energii. Ludzkość rozwija wiele innowacyjnych technologii, w których czynimy już wiele wartych odnotowania postępów.

Niewątpliwie świętym gralem energetyki przyszłości będą reaktory fuzyjne. Pozwolą nam one produkować tanią, bezpieczną i w pełni ekologiczną energię na potrzeby całej ludzkości. Ujarzmienie procesów zachodzących w gwiazdach nie jest łatwe, ale w ciągu najbliższych 10 lat powstaną technologie nadprzewodników, które zaowocują powstaniem pierwszych komercyjnych sztucznych słońc.

Na świecie rozwija się wiele różnych technologii reaktorów termojądrowych. Są to stellaratory, tokamaki czy specjalne cylindry napędzane potężnymi laserami. Tak naprawdę każde z tych sztucznych słońc może uzyskać długo oczekiwany dodatni bilans energetyczny. Wszystko jest tylko kwestią odpowiedniej technologii.

We wszystkich reaktorach fuzyjnych doprowadza się do uzyskania ogromnej temperatury ponad 100 milionów stopni Celsjusza. Wówczas jądra deuteru i trytu mogą przezwyciężyć wzajemne odpychanie i połączyć się w jądra helu. W ten sposób dochodzi do fuzji jądrowej i wygenerowania jeszcze większej energii. Zaledwie jedna szklanka wody dawać ma jej tyle, ile pół miliona baryłek ropy naftowej.

Obecnie prace nad reaktorami termojądrowymi odbywają się w Stanach Zjednoczonych, Wielkiej Brytanii, Unii Europejskiej, Korei Południowej czy Chinach. Pionierami w tej kwestii są Chiny, które w ciągu najbliższych 3 lat chcą zbliżyć się swoim sztucznym słońcem o nazwie HL-2M do dodatniego bilansu energetycznego. Na drugim miejscu mogą być Amerykanie ze swoimi reaktorami SPARC czy NIF.

Przy okazji NIF warto wspomnieć, że niedawno w Lawrence Livermore National Laboratory osiągnięto rekordową wydajność tego reaktora. Było to 1,3 mln dżuli, czyli 0,361 kWh. Co najważniejsze, strzał pochłonął 1,9 mln dżuli, co oznacza, że udało się odzyskać ok. 70 procent energii impulsu laserowego, który wyzwolił reakcję.

Wielu ekspertów ze świata energetyki uważa, że modułowe reaktory jądrowe będą elementami pośrednimi pomiędzy elektrowniami na paliwa kopalne a reaktorami fuzyjnymi. Obecnie trwają nad nimi bardzo intensywne prace. To one mają zastępować w najbliższych latach elektrownie węglowe i pięknie uzupełniać coraz większe inwestycje w technologie pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych.

Pierwsze reaktory SMR mają zostać oddane do komercyjnego użytku już za 2-3 lata. Wszystko wskazuje na to, że w pierwszym rzędzie pojawią się w Stanach Zjednoczonych, Chinach i Japonii. W Państwie Środka niedawno rozpoczęły się prace nad budową pierwszego takiego obiektu. Ma on pomagać odsalać wodę morską dla społeczności na wyspie Hajnan.

Również w USA powstaje kilka takich reaktorów. Na razie znajdują się one w fazie badawczej, ale już teraz jest nimi tak ogromne zainteresowanie, że eksperci uważają, że gdy już wejdą do fazy komercjalizacji, będą cieszyły się popularnością w większości krajów rozwijających się i rozwiniętych, które potrzebują dużych pokładów energii do swojego funkcjonowania.

Przy okazji reaktorów SMR nie można nie wspomnieć o ich docelowym przeznaczeniu. Jako że są to urządzenia modułowe, będzie można je łączyć ze sobą i budować o wiele większe źródło energii. Takie obiekty będą powstawały na osiedlach i bezpośrednio dostarczały energię elektryczną do bloków czy domów.

Modułowe reaktory pozwolą również zdecentralizować energetykę, a to będzie oznaczało nie tylko łatwiejszy dostęp do taniej energii, ale również uniezależnienie się od całej sieci, dzięki czemu ograniczone do minimum będą awarie i przerwy w dostawie energii elektrycznej.

Co ciekawe, reaktory SMR pojawią się również w Polsce. Takie plany mają najbogatsi Polacy. Zygmunt Solorz i Michał Sołowow podjęli decyzję o rozpoczęciu wspólnego projektu, którego celem jest budowa w Pątnowie najnowocześniejszych i najbezpieczniejszych na świecie kompaktowych reaktorów jądrowych (SMR).

Budowa reaktorów SMR odbędzie się na bazie aktywów ZE PAK. Firma zakłada inwestycję w 4 do 6 reaktorów typu SMR o mocy 300 MW każdy. Miejsce budowy nie jest przypadkowe, bo wybrane zostało ze względu na istniejącą infrastrukturę przesyłową prądu. Pierwsze systemy w naszym kraju będą mogły zostać wpięte do sieci energetycznej do końca lat 20.

W grę będzie wchodził reaktor BWRX-300. Jest to reaktor wodno-wrzący o mocy 300 MW z obiegiem naturalnym i pasywnym systemem chłodzenia, pracującym w oparciu o typ reaktora ESBWR. Urządzenie można rozbudowywać do mocy ponad 1500 MW. Co najważniejsze, BWRX posiada licencję amerykańskiej Komisji Energii Jądrowej. Firma GE Hitachi Nuclear Energy jest w trakcie budowy prototypu takiego reaktora. Tylko jeden jego moduł może zasilić w energię elektryczną 120-tysięczne miasto.

Oprócz rektorów fuzyjnych i SMR, nie zabraknie też innowacyjnych technologii pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych. Pojawią się znacznie wydajniejsze solary, o wiele większe turbiny, w tym wiele farm pojawi się na morzach, oraz zostaną one uzupełnione bardziej futurystycznymi technologiami.

Na pewno będą to ogniwa perowskitowe czy szkło z kropkami kwantowymi. Ich wydajność obecnie nie jest wysoka, ale oczekuje się, że za 10 lat ta sytuacja zmieni się diametralnie. Co najważniejsze, ogromny wkład w to będą miały polskie firmy.

Futurolodzy wieszczą, że różnej maści ogniwa, czy to fotowoltaiczne, perowskitowe czy grafenowe pojawią się na ubraniach, w smartfonach, samochodach czy w elewacjach budynków. Można będzie śmiało rzec, że ekologia stanie się wszechobecna, a my będziemy z zadowoleniem czerpali korzyści z naszej dziennej gwiazdy.