2. avgust 2016
prof. dr. Saša Novak

V vročih poletnih dneh, ko je klimatsko hlajenje bivalnih prostorov skoraj nepogrešljivo, se pogovor rad zapelje k porabi električne energije in virih zanjo. Malo brskanja po podatkih Agencije RS za okolje pokaže, da poraba v gospodinjstvih kljub izboljšanju energetske učinkovitosti nekaterih naprav narašča. Narašča namreč delež gospodinjstev opremljenih z dobrinami, ki za svoje delovanje potrebujejo elektriko, npr. klimatska naprava, pomivalni stroj, stroj za sušenje perila, mobilni telefon, video in avdio predvajalnik, osebni računalnik .V območju EU-27 narašča poraba električne energije za 1,4 % na leto, izven njega pa še hitreje, s 3,1% na leto (2).

Pa ugibajmo še malo o projekcijah za prihodnost. Imamo kakšen argument za predpostavko, da se bo raba električne energije začela postopoma zmanjševati? Morda, če bi poletja postala nekoliko hladnejša in zime milejše, če bi se zmanjševalo število električnih naprav, pametne hiše, mesta in tovarne pa bi za delovanje potrebovale bistveno manj elektrike. Vendar gre svet, v skladu z našimi potrebami in željami, v drugo smer.

Rešitev za pokrivanje naraščajočih potreb v prihodnosti se torej kaže v povečani proizvodnji električne energije. V splošnem dominira proizvodnja iz fosilnih goriv in jedrskih elektrarn (l. 2010: 51 % in 27,4 %), vendar oboje večini ni preveč všeč. Kako torej do energije v prihodnosti? Fosilna goriva so velik vir ogljikovega dioksida, jedrske elektrarne so padle v nemilost ob nesrečah v Černobilu in Fukušimi, vetrnice menda škodujejo pticam, sončne elektrarne so premalo učinkovite, biomase je premalo in spet proizvaja CO₂, fuzijskih elektrarn še zlepa ne bo, če bodo sploh uspešne. (Tudi to je značilnost današnjega sveta: nasprotujemo vsemu in dvomimo v vse.) Pretehtani argumenti pripeljejo do zaključka, da bi bila v prihodnosti najprimernejša uravnotežena kombinacija vseh današnjih zvrsti elektrarn, pri tem pa bi za zagotovitev zadostnih količin električne energije pomembno vlogo lahko igrale fuzijske elektrarne.

Fuzija, tj. jedrsko zlivanje lahkih elementov (npr. vodika in njegovih izotopov), je zanimiva ne le zaradi zagotovila, da bo proizvodnja električne energije v fuzijskih elektrarnah varna, okolju prijazna in izdatna, temveč tudi zaradi nekaterih nepredstavljivih tehničnih podatkov. Delujoča fuzijska elektrarna bo potrebovala izredno malo goriva: elektrarna z električno močjo 1000 MW bo porabila letno 100 kg devterija in 3 tone litija. Za primerjavo: TEŠ 6 porabi letno 3.500.000 ton lignita, JEK pa 20 ton obogatenega goriva. Najvišja temperatura v obročasti komori s plazmo (tokamak) bo 100 milijonov stopinj, najnižja v hladilnem sistemu pa minus 200 °C. Plazmo, ki je sestavljena iz nabitih delcev, bodo omejevali in zadrževali močni magneti, 10 tisočkrat močnejši od zemeljskega magnetnega polja. Zagotoviti je potrebno materiale, ki dobro prenesejo ekstremne razmere v komori, po razgradnji pa minimalno obremenjujejo okolje, obvladovati je potrebno plazmo, ki gori le, če je zadoščeno prav vsem zahtevanim pogojem, v nasprotnem primeru se proces ustavi. To sicer zagotavlja varnost, otežuje pa zagon in delovanje elektrarne.

Podobno, kot v primeru premoga in lesa, ki ju je treba prižgati, nato pa zgorevanje poteka samodejno, velja tudi pri fuziji, le da je tu potrebna mnogo višja temperatura in da pri tem nastaja bistveno več energije.V središču Sonca poteka fuzija pri temperaturi 15 milijonov stopinj Celzija. Zaradi Sončeve velike mase zadržuje visokoenergijske delce v njegovem središču gravitacija, zaradi manjše gostote energijskih delcev v napravah na Zemlji pa je potrebna desetkrat višja temperatura kot na Soncu. Z današnjo tehnologijo so takšne temperature dosegljive, seveda pa je potrebno »gorečo« plazmo prostorsko omejiti, kar pa omogoča močno magnetno polje s prilagojeno konfiguracijo.

Izdelava fuzijske elektrarne je torej velik tehnološki izziv, ki so ga pred desetletji dojemali kot znanstveno fantastiko. Danes po svetu deluje nekaj deset različnih poskusnih fuzijskih naprav, na jugu Francije pa trenutno gradijo doslej največjo in najzmogljivejšo napravo – ITER, ki bo prva proizvedla več energije, kot pa je bo za delovanje porabila. V projektu se je združilo pol sveta (Evropa, Japonska, ZDA, Rusija, Kitajska, Indija in Koreja), plazma pa naj bi prvič zagorela predvidoma l. 2025. Naslednji korak bo postavitev prave demonstracijske elektrarne DEMO.

Poletna vročina bo še nekaj časa razgrevala glave, zato je morda boljše poiskati senco in o električni energiji za jutri in pojutrišnjem razmišljati razumno in na osnovi podatkov.

Prispevek je bil originalno objavljen v novičniku Od ust do ust, ki ga izdaja Ustna medicina.