Vysoké náklady na fúziu sa dajú znížiť na konkurencieschopnú úroveň, uvádza sa v najnovšej správe

Kapitálové náklady na vývoj novej generácie fúznych reaktorov sú vysoké (okolo 100 GBP/MWh), no rozsiahly program štandardnej výstavby by ich mohol znížiť na realizovateľný cieľ 60 – 70 GBP/MWh uvádza sa v správe inžinierskej skupiny Assystem.

0
65
jadrová fúzia
„Kapitálové náklady na jadrovú fúziu sú vysoké, ale dajú sa znížiť na ekonomicky konkurencieschopnú úroveň,“ uvádza sa v správe inžinierskej skupiny Assystem.

Podľa správy inžinierskej skupiny Assystem, ktorá skúma potenciál fúzie v Spojenom kráľovstve, vláda odhadla náklady na elektrickú energiu pre Anglicko do roku 2040 na vietor na mori, pobrežný vietor a rozsiahlu solárnu energiu vo výške 40 GBP/MWh, 44/MWh a 33 GBP/MWh.

V správe sa uvádza, že náklady na jadrovú syntézu 60 – 70 GBP/MWh „predstavujú prvý cieľ na to, aby bola jadrová fúzia ekonomicky konkurencieschopná“. Hovorí, že fúzia dnes nemôže konkurovať iným nízkouhlíkovým možnostiam, ktoré sú k dispozícii v Anglicku, vrátane vetra a štiepnych ľahkovodných reaktorov. Dôvodom je kombinácia relatívne vysokých nákladov na výstavbu (5,887 GBP/MWe) a nízkeho koeficientu využitia (56 %).

Medzinárodná energetická agentúra (IEA) stanovila náklady na elektrickú energiu pre pokročilú jadrovú technológiu na 63,10 USD/MWh.

S vylepšeným dizajnom veľkej fúzie sa náklady na výstavbu znížia na 4,135 GBP/MWe koeficient využitia stúpne na 75 %. Tieto dva efekty zlepšia ekonomiku fúzie a znížia energetické náklady na rozsah 60 až 97 GBP/MWh. V prípade malého dizajnu s fúziou sa náklady na energiu 75 blokov pohybujú v rozmedzí od 69 do 99 GBP/MWh, čo je rozsah, ktorý je porovnateľný s 10 blokmi veľkých fúznych reaktorov, a tiež náklady na energiu zo štiepnych ľahkovodných reaktorov.

Náklady na elektrickú energiu (LCOE) zachytáva kapitálové aj prevádzkové náklady, ktoré je potrebné pokryť. Je to v podstate dlhodobá cena, za ktorú sa bude musieť elektrina vyrobená v elektrárni predať, aby investor pokryl všetky svoje náklady.

Nevyriešené kľúčové otázky

V správe sa uvádza, že projekt medzinárodného termonukleárneho experimentálneho reaktora (ITER) vo Francúzsku v hodnote 20 miliárd eur by mal do polovice tridsiatych rokov preukázať uskutočniteľnosť fúzie a poskytnúť niekoľko užitočných signálov inžinierskeho dizajnu pre nasledujúce fúzne elektrárne.

Niektoré kľúčové otázky integrácie technológie a dizajnu pre tieto elektrárne budú stále nevyriešené a budú riešené paralelnými rozvojovými projektmi.

Odhady nákladov na jadrovú syntézu v tejto fáze vývoja sú „nevyhnutne neisté“, uvádza sa v správe. Bez prielomu v kapitálových nákladoch môže byť pre prvé veľké fúzne dizajny ťažké konkurovať, dokonca aj s výhodami učenia sa z veľkého programu výstavby a výroby.

Kapitálové náklady na fúziu sú vysoké, pričom náklady na jadrové zariadenie – magnety, nádobu, divertor a obálku – predstavujú viac ako 66 % priamych nákladov a takmer 50 % celkových nákladov. Zníženie nákladov na tieto kľúčové komponenty inováciami dizajnu alebo výroby a výrobným učením bude mať najväčší vplyv na zvýšenie konkurencieschopnosti fúzie.

Napriek tomu, že náklady na palivo sú nízke, ostatné výdavky na prevádzku a údržbu sú značné, najmä tie na výmenu obmedzenej životnosti súčastí nádoby a obálky. Zníženie množstva energie na udržanie plazmy a na chod reaktora by mohlo výrazne zvýšiť čistý výkon a znížiť náklady na jadrovú syntézu.

Vyššia dostupnosť alebo koeficient využitia a vyššia účinnosť premeny energie priamo povedú k zníženiu nákladov, ako aj k skráteniu času výstavby a nižším poplatkom za financovanie.

Potenciál malých fúznych reaktorov

Pokročilejšie stacionárne fúzne dizajny, dostupné asi desať rokov po uvedení ITERu do prevádzky, ponúknu možnosť konkurencieschopných nákladov na energiu na základe opakovanej výroby štandardných systémov s nižšími finančnými nákladmi.

Malé fúzne elektrárne majú potenciál rýchlejšie sa dostať na trh s fúznou energiou, ale na začiatku by mohli mať vyššie nákladové bariéry kvôli neekonomickosti ich menšieho počtu. To by mohlo byť kompenzované ekonomikou väčšieho počtu a kratšími časmi výstavby pre tieto menšie zariadenia.

Spoločnosť Assystem si objednala správu, aby vyzdvihla súčasnú príležitosť na pokrok v komercializácii jadrovej syntézy. Hovorí sa v nej, že realizácia komerčnej fúzie pomôže uspokojiť globálny dopyt po energii s nízkymi emisiami uhlíka a bude pôsobiť ako stabilná kotva v energetických systémoch pozostávajúcich z obnoviteľných zdrojov. Fúzia môže byť tiež zdrojom výroby vodíka a ďalších nových palív alebo energie pre priemysel a dopravu.

Začiatkom tohto mesiaca vláda oznámila päť miest, ktoré boli zaradené do užšieho výberu ako potenciálny budúci domov prvej britskej prototypovej fúznej elektrárne, sférického tokamaku na výrobu energie alebo Step, s konečným rozhodnutím, ktoré bude prijaté koncom roku 2022 a ktorého prevádzka je naplánovaná na začiatok 40. rokov.