Začiatkom roka svet obehli správy o pokrokoch v oblasti výskumu fúzie. Čo to vlastne jadrová fúzia je, prečo by sme sa ňou mali zaoberať, a aké sú postoje popredných ázijských spotrebiteľov k využívaniu jadrovej energie?
Už rok po prepuknutí pandémie zaznamenali emisie uhlíka opäť pozitívny rast – oživenie ekonomík či extrémnejšie zimy a letá spôsobili v roku 2021 medziročný nárast spotreby elektriny o 6 %, čo je najviac od zotavenia sa z finančnej krízy z roku 2010.
Aj napriek bezprecedentnému nárastu inštalovanej kapacity obnoviteľných zdrojov dosahovala elektrina vyrobená z uhlia a plynu rekordné levely. Táto situácia viedla nielen k prudkému nárastu cien uhľovodíkov, ale v konečnom dôsledku aj cien na trhoch s elektrinou. S tým súvisí aj zvrátenie trendu v expanzii elektrifikácie – Svetová banka odhaduje, že pandémia Covid-19, spôsobila prvýkrát po šiestich rokoch negatívny rast a o prístup k elektrickej energii pripravila až 30 miliónov ľudí. Medzinárodná agentúra pre energetiku navyše predpokladá, že najväčší nárast v dopyte po energiách bude v nasledujúcich rokoch poháňaný práve Čínou, Indiou, a vo všeobecnosti ázijsko-pacifickým regiónom, ktorý, ako jediný, zaznamenal pozitívny dopyt aj v roku 2020.
Čo svetu prinesie jadrová fúzia?
Ľudstvo pozná dva typy jadrových reakcií – štiepna, ktorá prebieha vo všetkých dnešných jadrových elektrárňach a ako palivo používa urán alebo plutónium, a fúzna (termonukleárna), pri ktorej je kľúčové spájanie dvoch izotopov vodíka.
V súčasnosti dokážeme fúznu reakciu využívať len v neriadenej forme, teda v ničivej podobe zhmotnenej do vodíkovej bomby. Aká je teda motivácia pre ďalšie skúmanie fúzie a jej kontrolované využitie?
Ide v prvom rade o zvyšujúce sa nároky na spotrebu energií a zároveň potreba znížiť závislosť na tradičných fosílnych zdrojoch, ktorých spaľovanie je najväčším zdrojom skleníkových plynov. V tomto kontexte je dôležité, že jadrové štiepenie produkuje zhruba miliónkrát viac energie, ako fosílne palivá a fúzia navyše dokáže vytvoriť až štvornásobok toho, čo štiepna reakcia. Fúzia sa z tohto dôvodu javí ako zdroj s najväčším potenciálom do budúcnosti. Jednalo by sa o lacnú, spoľahlivú, čistú a bezpečnú energiu – prípadná havária a zlyhanie systému by znamenalo jednoducho zhasnutie reakcie a žiadnu explóziu.
Prečo práve ázijsko-pacifický región?
Tento región je v súčasnosti ťažiskom globálnej spotreby uhlia. Spotrebuje sa tu až 80 % jeho celkového dopytu. Podiel uhlia na výrobe elektrickej energie tu predstavuje 57 %. Vedúcimi konzumentmi v regióne sú Čína, India, Japonsko a Južná Kórea. Jadrová energia tvorí pre porovnanie iba desatinu globálnej výroby elektriny. Regionálne najväčší podiel má v Európe (21 %) a v Severnej Amerike (18 %). V ázijsko-pacifickom regióne sa jadro na výrobe elektriny podieľa iba 5 % (viď. graf č. 1) – vedú, podobne ako pri uhlí, Čína, India, Japonsko a Južná Kórea.
Produkcia elektrickej energie v jednotlivých regiónoch podľa zdroja, 2020. Zdroj: BP, 2021.
Každá z týchto krajín má dobre vyvinutý vlastný civilný jadrový program a zároveň sa spolu s EÚ, USA a Ruskom podieľa na medzinárodnom projekte ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), ktorý sa bude nachádzať vo Francúzsku a jeho výstavba by mala byť sfinalizovaná v roku 2025. ITER je jedným z celosvetovo najväčších projektov vedeckej spolupráce, jeho cieľom je zostrojiť najväčší tokamak (experimentálny fúzny reaktor) na svete a demonštrovať pomocou neho realizovateľnosť využívania fúznej energie ako zdroja budúcnosti.
Pre všetky vyššie uvedené dôvody sa článok bude venovať práve dotyčnej štvorici aktérov.
Japonsko: Dajú Japonky a Japonci jadrovej energii druhú šancu?
Japonská vláda začína vnímať problematiku využitia jadrovej energie podobne ako Európska komisia. Tá ju spolu so zemným plynom začiatkom februára 2022 klasifikovala ako prechodné palivo zohrávajúce dôležitú úlohu pri napĺňaní cieľov Európskej zelenej dohody a zároveň vyslala členským štátom jasný signál – ak chceme v Európe čím skôr ukončiť využívanie uhlia, podpora jadrovej energie je nevyhnutná.
Situáciu v Japonsku však komplikuje najmä vlastná skúsenosť s jadrovou haváriou. Po nehode vo Fukušime (2011) Japonsko odstavilo všetky svoje jadrové elektrárne a ich čiastočný reštart sa opäť začal až o štyri roky neskôr. V reálnych číslach to znamená, že z bývalého 30-percentného podielu, ktorý Japonsko ešte v časoch pred haváriou plánovalo zvýšiť až na 40 %, sa dnes jadro podieľa na výrobe elektrickej energie len 4 %. Zo 42 reaktorov, ktoré prešli súborom bezpečnostných revízií, je pre silný odpor lokálnych komunít v prevádzke iba deväť. Havária vo Fukušime tak priniesla trvalý dopad nielen na japonskú energetickú politiku a verejnú mienku tamojšej spoločnosti, no tiež primäla mnohé iné krajiny prehodnotiť svoje dlhodobé energetické stratégie a jadro z nich vyradiť.
Prudké zníženie výrobnej kapacity z jadra bolo nahradené primárne zvýšením spotreby fosílnych palív (v posledných rokoch zažívajú rozmach samozrejme aj obnoviteľné zdroje). Gro súčasnej spotreby energií na ostrovoch tvorí najmä zemný plyn, resp. LNG (skvapalnený plyn), uhlie a ropa. No keďže sa na území Japonska nenachádzajú takmer žiadne energetické suroviny, krajina je nútená ich dovážať. Problém s dodávkami surovín nemusí súvisieť iba s ich pôvodom (a momentálne tiež astronomickou cenou), ale aj logistikou, a konkrétne problémom pirátstva v oblasti Melackej úžiny.
Potreba znížiť uhlíkovú stopu a naopak zvýšiť energetickú bezpečnosť krajiny kulminovali v rámci japonskej energetickej stratégie do opätovnej podpory jadrovej energie. Vo svojom najaktuálnejšom Strategickom energetickom pláne (2021), japonská vláda jasne signalizuje, že sa chce od udalostí z roku 2011 posunúť a zvýšiť podiel energie vyrobenej energie z jadra, a to až na 25 % do roku 2030. Japonská vláda vynakladá v rámci výskumno-vývojových iniciatív najväčšie finančné prostriedky práve do jadrovej energie, s až tromi štvrtinami výdavkov putujúcimi do štiepenia.
Japonsko na ceste za zvýšením jadrovej kapacity čaká nejedna výzva, predovšetkým znovuzískanie dôvery Japoncov a Japoniek. To chcú dosiahnuť práve prostredníctvom navýšenia investícií do výskumu na fúzii. Japonsko chce do roku 2040 vybudovať prvý komerčný demo reaktor.
Južná Kórea: K zázraku na rieke Han prispela aj jadrová energia. Vzdajú sa jej nakoniec?
Južná Kórea je jednou zo svetových špičiek v civilných jadrových technológiách a s pomocou jadrovej energie pokrýva približne tretinu svojej spotreby elektrickej energie. Štátna Korea Hydro & Nuclear Power sa svojim know-how podieľa aj na viacerých zahraničných projektoch. Napriek tomu kórejská vláda vo svojom súčasnom Energetickom pláne plánuje postupne vyradiť jadrovú energiu a sústrediť sa na obnoviteľné zdroje, zemný plyn vo forme LNG, a vodík. Vláda predpokladá, že v roku 2050 bude jadro vyrábať iba 6 % elektrickej energie, čo je v porovnaní s dneškom takmer päťnásobný prepad. Dôvody?
Ako pre mnoho iných krajín, tak i pre Južnú Kóreu bola čiastočným impulzom k predefinovaniu jadrovej politiky havária vo Fukušime. Zároveň častejší výskyt seizmických aktivít, nezodpovedané otázky ohľadom nakladania s rádioaktívnym odpadom a korupčné škandály kórejského jadrového priemyslu kulminovali do slabnutia podpory zo strany kórejskej spoločnosti. Anti-jadrová politika sa stala dokonca nosnou agendou bývalého prezidenta Moon Jae-ina, ktorá nakoniec prispela k jeho nástupu do úradu.
Do stále väčšej pozornosti sa dostávala aj dimenzia environmentálnej udržateľnosti. Napriek tomu, že väčšina kritiky sa v súvislosti s uhlím sústreďuje na Čínu a Indiu, obyvateľstvo Južnej Kórei tiež trápi znečistené ovzdušie a pridružené ochorenia. Uhlie sa v krajine podieľa na výrobe elektriny viac ako 36 % a krajina je po Číne druhým najväčším investorom do zahraničných uhoľných projektov. Kórejská vláda si preto stanovila ambiciózne ciele dosiahnutia uhlíkovo neutrálneho, bezpečného a environmentálne udržateľného energetického mixu do roku 2050.
Kóreu okrem toho trápia obdobné problémy ako Japonsko – nedostatok vlastných zdrojov, nutnosť ich dovozu a s tým súvisiace bezpečnostno-ekonomické výzvy. Preto by politika úplného upustenia od jadrovej energie nemusela byť najideálnejšou voľbou. Podkopávanie kredibility kórejského jadrového priemyslu môže do budúcna negatívne ovplyvniť jeho konkurencieschopnosť, nehovoriac o vysokej odberateľskej konkurencii na trhu s LNG a finálnom zvýšení účtov za elektrinu pre koncových odberateľov.
V doterajšej anti-jadrovej politike sa síce po nedávnom víťazstve pro-nukleárne orientovaného prezidenta, Yoon Suk-yeola, črtajú zmeny, no ani to nemusí pre jadrovú energiu (v štiepnej forme) znamenať víťazstvo. Krajina vkladá nádej práve do komerčných fúznych reaktorov. Ministerstvo vedy a informačno-komunikačných technológií vydalo ešte koncom minulého roka Riadiaci plán pre rozvoj fúznej energie na roky 2022-2026, v ktorom vláda cieli osvojiť si do polovice storočia výrobu elektrickej energie z fúzie. Rozhodnutie o stavbe demo reaktora však závisí nielen od úspešnosti medzinárodného projektu ITER, ale rovnako od stavu domácich technologických, ekonomických a ľudských kapacít.
India: Je predstava sebestačnej Indie bez uhlia väčšia výzva ako samotná fúzia?
V Indii sa jadrová energia podieľa na produkcii elektrickej energie bezmála 3 percentami. Keďže nie je signatárom Zmluvy o nešírení jadrových zbraní, bolo jej po desiatky rokov zamedzené uzatvárať dohody a partnerstvá v oblasti civilného jadrového priemyslu. Napriek tomu sa štátom vlastnenej Nuclear Power Corporation India Limited podarilo rozvinúť vlastný, rozsiahly, civilný jadrový program a dnes krajina prevádzkuje sedem jadrových elektrární. Dvere na medzinárodný trh s jadrovými technológiami sa Indii otvorili až v roku 2008, kedy podpísala bilaterálne dohody o spolupráci za účelom mierového rozvoja jej civilného atómového programu so štrnástimi krajinami Skupiny jadrových dodávateľov.
V súčasnosti je v procese výstavby desať reaktorov a na ďalších desať už vláda schválila financie. Indická vláda plánuje, v rámci najnovších ambícií dosiahnutia nulových emisií do roku 2070, zvýšiť kapacitu jadrovej energie do roku 2031 viac ako trojnásobne. Napriek týmto, zdanlivo pozitívnym, trendom sa však podiel jadrovej energie na celkovej spotrebe krajiny zvyšuje omnoho pomalším tempom ako napríklad uhlie či obnoviteľné zdroje.
Uhlie má v Indii silný socioekonomický a materiálny význam – je lacným, hojným, spoľahlivým a najmä domácim zdrojom energie, na ktorom India po získaní nezávislosti od britskej koruny postavila celú svoju ekonomiku. Jeho podiel na výrobe elektriny je v Indickej republike až 72 %, čo je ešte viac, ako v Číne.
Navyše v reakcii na dopady pandémie Covid-19 zverejnila Indická vláda Plán obnovy pre sebestačnú Indiu, ktorého ústredným pilierom pritom reforma uhoľného sektoru, ktorá má uľahčiť príliv súkromných investícií a zvýšiť jeho ťažbu.
India na svojom území (v rámci členstva v projekte ITER) prevádzkuje nielen centrum na výrobu kritických komponentov a technológií do najprestížnejšieho tokamaku, ale aj vlastný pokročilý experimentálny reaktor. Berúc však do úvahy indické prírodné bohatstvo, nastavenie súčasných politík, spoločensko-kultúrne preferencie a tzv. uhoľnú path dependency je, na rozdiel od Japonska a Kórei, oveľa menej pravdepodobné, že v Indii spôsobí fúzia jadrový boom a preklopí pomer spotreby energetických surovín v jeho prospech.
Čína: Ekologická civilizácia až po legitimite KSČ
Čína si z pohľadu energetiky drží prvenstvo v celej plejáde kľúčových ukazovateľov a je svetovo najväčším konzumentom elektrickej energie, producentom a spotrebiteľom uhlia, a tiež pôvodcom emisií uhlíka. V prepočte na obyvateľa je však Čína, rovnako ako India, stále ďaleko od krajín ako EÚ, USA, či štáty v Perzskom zálive, ale aj Južnej Kórei a Japonska. Aj to je jedným z dôvodov stále rastúcej spotreby energií v ázijsko-pacifickom regióne, spomínanej v úvode.
Čína je po USA tiež druhým najväčším spotrebiteľom nukleárnej energie. Aj napriek tomu sa však v Číne jadro, v pomere k celkovému dopytu, podieľa na výrobe elektrickej energie iba 4 percentami. Čína má rozvinutý vlastný jadrový priemysel, ktorý sa jej pomaly darí exportovať aj do zahraničia – Pakistanu a najnovšie aj Argentíny. Kľúčový aktéri čínskeho jadrového priemyslu sú štátom vlastnené firmy, ktoré v krajine operujú 53 reaktorov s ďalšími 18 vo výstavbe.
Čínsky prezident Xi Jinping v roku 2020 vyhlásil plány dosiahnuť do roku 2060 uhlíkovú neutralitu. Podľa 14. päťročného plánu (2021-2025) má jadrová energia do roku 2025 zvýšiť inštalovanú kapacitu o 18 GW a dosiahnuť tak 70 GW. Aj napriek tomu, že cielený nárast je menej ambiciózny ako v predošlom päťročnom období, kedy sa zdvojnásobil, jadro si v päťročnici ako jediné zo všetkých zdrojov vyslúžilo explicitne stanovený cieľ. Expanziu jadrovej energie ďalej potvrdzujú aj plány na rozvoj jej výskumno-vývojových aktivít a orientácia na výrobu kritických komponentov. Vývoj fúznych reaktorov je zmienený ako priorita rozvoja vedecko-technologickej infraštruktúry, čo dokladá aj existencia troch experimentálnych tokamakov – EAST, HL-2M a J-TEXT. Dlhodobé ciele naznačujú, že čínska vláda v roku 2060 plánuje spotrebovávať najviac primárnej energie zo slnečnej, veternej (spolu 61 %) a jadrovej energie (16 %).
Čína však i naďalej zostáva krajinou tzv. zeleného paradoxu. Na jednej strane je bezpochyby zeleným lídrom – v roku 2020 bola, už niekoľký rok v poradí, pôvodcom najväčšej novo-inštalovanej kapacity a investícií do obnoviteľných zdrojov a rovnako vedúcim trhom pre solárne panely, veterné turbíny a elektrické vozidlá. Na druhú stranu zvýšenie produkcie uhoľných elektrární v Číne zatienil ich pokles v ostatku sveta, čo v globálnom meradle viedlo v roku 2020 k prvému nárastu uhoľnej výroby od roku 2015.
Ani 14. päťročnica neopomína fakt, že uhlie bude v celom jeho trvaní dôležitou súčasťou čínskej energetiky. Aj napriek prirovnávaniu Číny k ekologickej civilizácii musí Čínska komunistická strana reflektovať iné priority, a to najmä socio-ekonomický rozvoj zaisťujúci vnútornú stabilitu krajiny a udržanie KSČ pri moci.
Úspešné prevedenie kontrolovanej termonukleárnej reakcie a jej komerčné využitie je do veľkej miery aj symbolom prestíže. Spomínané národné projekty sa však popri vlastných experimentálnych tokamakoch sústreďujú do veľkej miery na výrobu komponentov pre ITER, posilňovanie ľudského kapitálu, či výskum plazmy. Aj preto sa najvýznamnejší progres v oblasti výskumu fúzie odohráva väčšinou v rámci medzinárodnej spolupráce. To dokazujú aj výsledky na tokamaku JET (Joint European Torus), na ktorom sa podieľajú výskumníci z celého sveta, je zatiaľ najvýkonnejším experimentálnym reaktorom na svete a zároveň testovacím zariadením pre už spomínaný ITER. Nielen vedecká komunita je plná očakávaní, čo spolupráca na projekte ITER prinesie. V každom prípade je však badateľné opätovné zaradenie jadrovej energie do dlhodobých strategických plánov najväčších ázijsko-pacifických spotrebiteľov.
