Jaderná syntéza, nebo obnovitelné zdroje

 1.1. Energetické nároky lidstva

Od počátku vývoje člověka bylo limitujícím faktorem, který omezoval množství lidí žijících na této planetě, množství dostupné potravy. Jak se člověk vyvíjel vnikaly pro něj nové nároky v podobě potřeby energie. Nejprve se jednalo o energii z živé hmoty, kterou potřeboval pro udržování ohnišť, s rozvojem zemědělství se objevila potřeba energie ve formě mechanické práce (což člověk vyřešil domestikací okolo žijících zvířat). O mnoho později lidé ovládli energii větru, vody a slunce - tzv. obnovitelné zdroje - většinou zdroje vyrábějící tzv. "čistou energii", která je v souladu s životním prostředím, protože pouze předává část z přirozeného toku energie v přírodě. Do této chvíle byly vlivy člověka při získávání energie na životní prostředí minimální (neuvažujeme-li např. vypalování lesů vyvíjející se od počátků zemědělství ). 19.století je označováno jako století páry. Lidé ovládli energii skrytou ve vodní páře a její přeměnu na energii mechanickou. Od této chvíle nastal velký vzrůst spotřeby primární energie (hlavně spalování dřeva a fosilních paliv). Od této chvíle lidstvo produkuje obrovské množství odpadních látek, které by se v přírodě za normálních okolností uvolňovali jen velmi pomalu.

Do současnosti spotřeba primární energie roste exponenciálně.

V současné době činí roční výroba elektrické energie 15x10⁹ kW pro 6 miliard lidí, což představuje v průměru 2,5 kW na jednoho obyvatele. Tato spotřeba je na Zemi rozložena velmi nerovnoměrně a je největší především v rozvinutých zemích.

(Obrazová příloha - Spotřeba energie z primárních zdrojů )

Jako nejprogresivnější z existujících technologií se stále jeví elektrárny se štěpnými reaktory. Stavba štěpných reaktorů však v současnosti stagnuje a dochází spíše k úpadku.

Předpovědi našich současných zásob primární energie nám dávají na zřetel, že v následujících 50-ti letech se začnou projevovat nedostatky surovin pro výrobu energie. Již nyní se poohlížíme po jistých obnovitelných zdrojích, ale je zřejmé, že tyto zdroje budou sloužit jako doplňující-alternativní prostředky a budeme muset hledat technologie, které nahradí dnešní tepelné elektrárny na uhlí či kapalné a plynné uhlovodíky.

(Obrazová příloha - Fuzní reakce a konstrukce toroidního reaktoru )

Jaderná fúze je jaderná reakce, při které se spojením jader lehkých prvků vytvoří nové těžší jádro za současného uvolnění energie. K tomu je třeba, aby se dvě lehká jádra k sobě přiblížila na dosah jaderných sil, kdy se pravděpodobnost průniku bariérou odpudivých coulombovských sil tunelovým jevem značně zvětší a může dojít k jejich sloučení.

Jadernou fůzi si můžeme představit jako opačnou reakci ke štěpné reakci. Zatímco ve štěpné reakci se štěpením jader těžkých prvků za vzniku rychlých neutronů s vysokou kinetickou energií vytvářejí prvky lehčí - prvky ležící uprostřed Mendělejovy tabulky v okolí železa Fe. Jaderná fůze představuje slučování jader lehkých prvků na prvky těžší (v uvažovaných reakcích slučování jader izotopů vodíku na jádra Hélia ) se současným uvolňováním rychlých neutronů s vysokou kinetickou energií. V obou případech využíváme energii rychlých neutronů, které vhodným způsobem zbrzdíme a přeměníme tak část jejich energie na energii teplenou. Velikost uvolněné energie u fúzní reakce a u štěpné reakce se od sebe velmi liší.

Tokamak je dnes asi nejperspektivnější konstrukční řešení termojaderného reaktoru, který by měl být trvale schopen udržovat reakci. Jedná se o zařízení prstencovitého tvaru v němž je udržováno horké plazma, vyvinuté ruskými vědci Tammem a Sakharovem (ten je známější) v roce 1950. Slovo Tokamak je zkratkou ze slov "toroidalnaya kamera magnitnaya" a znamená toroidní magnetická komora. Plazma zde není udržováno materiálem stěn (na to by byly teploty příliš vysoké-milióny stupňů Celsia),ale magnetickým polem. Magnetická pole v tokamaku jsou dvojího charakteru. První pole je vytvářeno cívkami vně prstence. Druhé pole si okolo sebe vytváří plasma samo, jelikož má funkci jedno závitového sekundárního vinutí transformátoru.

Proud tekoucí plazmatem stabilizuje plazma, díky pinčovém jevu izoluje plazma od stěn a plazma zahřívá ztrátami na ohmickém odporu plazmové smyčky..

Od této konstrukce si lidé slibují největší úspěchy při konstrukci budoucího fúzního reaktoru.

Proti této konstrukci stojí řada zařízení zvaných stelaratory, v nichž jsou všechna magnetická pole vytvářena vnějšími elektromagnety

2.4. Elektrárna pracující na principu termojaderné fúze

Konstrukci elektrárny s fúzním reaktorem a s parním cyklem si lze nejlépe připodobnit k současné elektrárně se štěpným reaktorem.

Vnitřní nádoba je obklopena pláštěm z tekutého lithia, který má tyto funkce:

1. Ochlazování stěny nádoby.

2. Zajišťuje odvod podstatné části tepelné energie. Jelikož největší část energie reakce D+T (14.1 MeV z celkové 17.6 MeV) se uvolní ve formě kinetické energie neutronů, která není nejvhodnější na využití, musíme ji proto přeměnit na tepelnou energii a využít tepelný cyklus v parní elektrárně. Jako médium pro tepelný cyklus se předpokládá sůl Li₂BeF₄, která se používá současně na přenos tepelné energie, tak i na zpomalování neutronů.Tekutý absorbátor neutronů je oddělen od oblasti plazmatu tzv. první stěnou. Všechna energie použitá v tepelném cyklu musí přes první stěnu přenést neutrony s vysokou energií, a proto je výběr materiálu pro první stěnu velmi důležitý. Měla by být tvořena grafitem nebo vodou obohacenou bórem, resp. z niobu, molybdenu, vanadia nebo nerezové oceli. V tomto obalu se zpomalují a pohlcují neutrony, které by jinak unikaly z reaktoru. Nad touto vrstvou je tepelná izolace a vrstva supravodivých cívek vytvářejících silné magnetické pole uvnitř reaktoru.

3. Je místem vzniku tritia. Tritium se odděluje a odvádí do skladů nového paliva, v nichž se podchlazuje do tvaru kuliček a společně s deuteriem vstřikuje zpět do reaktoru. Rozměry reaktoru a jeho výkon závisí obyčejně na vlastnostech materiálu, které tvoří plášť reaktoru, nikoli od vlastností plazmatu. Předpokládá se, že elektrický výkon těchto reaktorů by byl 2-3 GW. [8]

2.5. Rozdíly mezi jaderným štěpením a jadernou syntézou

Provoz současných jaderných elektráren se štěpnými reaktory v sobě kromě jistých problémů při těžbě, výrobě jaderného paliva a následného uložení vyhořelého paliva skrývá i jisté provozní riziko. I přes současný stav techniky nelze vyloučit možnost havárie jaderného reaktoru. Z havárií štěpných reaktorů v nedávné minulosti lze jmenovat 1957-Windscale Anglie(grafitový reaktor chlazený CO₂ nedošlo k roztavení aktivní zóny) , 1979-Three Mile Island USA(nedošlo k úplnému roztavení paliva, jen mírný únik ¹³³Xe) a dosud největší havárie duben 1986- Černobyl SSSR (netypický reaktor v jehož konstrukce nebrala ohled na možnou neřízenou reakci, při explozi únik především radioaktivního jódu). Všechny tyto havárie byly způsobeny lidským faktorem.

Někteří čtenáři by zde mohli navrhnout že jaderná syntéza přináší jen další nebezpečí plynoucí z nové jaderné technologie a odvolávat se na havárie v současné jaderné energetice.

Není tomu tak. Fúzní reaktory pracují na zcela rozdílném principu.

K zažehnutí štěpné jaderné reakce je potřeba jisté kritické množství štěpného materiálu. Takže reaktor při běhu obsahuje poměrně velké množství radioaktivního paliva.

Fúzní reaktor nevyžaduje pro provoz žádné kritické množství paliva a v reaktoru je přítomno jen právě spalované palivo, které je průběžně doplňováno.

Dalším výrazným ekologickým pozitivem je, že uvažované fúzní reakce neprodukují žádný přímý radioaktivní odpad. Jistá radiace (nižší než u ŠR) v současných reaktorech vzniká na stěnách velkých tokamaků, které jsou vystaveny toku neutronů vznikajícím při reakci.

2.6. Problematika paliva a vyhořelého odpadu z TJF

Pro fúzní reaktory "první generace" bude jako palivo použito těchto látek:

Deuterium (izotop vodíku se jedním neutronem)

Jeho zastoupení v přírodní směsi je asi 0.015%

Deuterium se bude získávat separací z vody, v níž tvoří frakci ~ 3.3*10^-5.

Tritium tzv. supertěžký vodík

Pro svůj krátký poločas rozpadu (12,5 roku) se v přírodě téměř nevyskytuje.

Rozpadá se dle T ® ³He+e^- + n

Helium - tento plyn se na zemi vyskytuje v horních vrstvách atmosféry a předpokládá se jeho využití jako technického plynu. Izotop ⁴He není radioaktivní ani chemicky toxický.

2.7. Bezpečnost elektráren s TJF a jejich vliv na ŽP

Jisté nebezpečí spočívá v použití Tritia, které je radioaktivní. Poločas rozpadu je 12,3 roku, emituje jen měkké záření beta, jeho biologický poločas je dostatečně krátký. Tritium může být nebezpečné jen při vdechnutí nebo požití.

Produkty fúzní reakce nejsou sami o sobě radioaktivní. Vznikající Tritium, které je radioaktivní bude separováno a dodáváno jako nové palivo fúzní reakce. Absorpce neutronů v mechanických dílech reaktoru vede ke vzniku radionuklidů, jejichž životnost je však krátká.

Vysoká reaktivita lithia vytváří podmínky k jeho vzplanutí. Zbytky hoření jsou toxické. Proto bude nejspíše lithium používáno ve sloučeninách (například Li₂BeF₄).

Skutečnost, že odpadá nutnost nadkritického množství paliva a jeho nízká radioaktivita jsou předpokladem, že fúzní reaktor jako celek bude bezpečný proto, že systém bude stabilní - nebude tedy možno,aby došlo k neřízené fúzní reakci. V místě reaktoru nebude nutno dodržovat bezpečnostní opatření jaká jsou nyní u štěpných reaktorů z důvodu přítomnosti nadkritického množství U₂₃₈.

Produkty reakce budou jen mírně radioaktivní (řádově proti současným štěpným reaktorům ).

K výrobě ekvivalentního množství elektrické energie, jaká byla spotřebována např. v roce 1975, musíme v elektrárně o účinnosti 40% spálit:
- 1.700 miliónů tun uhlí
- 85.000 tun uranu ve štěpných reaktorech
- 1000 tun uranu v rychlých štěpných reaktorech
- 1000 tun lithia v D+T fúzních reaktorech
- 135 tun deuteria v D+D fúzních reaktorech

Fúze jednoho gramu směsi D+T uvolní tolik energie jako spálení 10 000 litrů benzínu,
avšak nevytváří žádný škodlivý plyn

Vliv na ŽP bude u elektráren první generace s tepelným cyklem porovnatelný jako u současných jaderných elektráren se štěpnými reaktory. V parním cyklu budou chladící věže, což ovlivní klima v okolí elektráren. Samozřejmě zde nebudou nebezpečné radioaktivní produkty, které by ohrožovaly okolí. Vezmeme-li v úvahu že právě toto je nejčastější argument proti jaderné energetice, lze předpokládat, že jaderná fúze by se mohla setkat s větším pochopením z řad občanů než dnešní štěpné reaktory.

2.8. Uplatnění TJF při přepracování vyhořelého jaderného paliva ze štěpných reaktorů

V běžném štěpném reaktoru se mění palivové články, když je vyčerpáno asi 60% primárního paliva (uranu). Zbylý uran a nově vzniklé izotopy jsou označeny za jaderný odpad a jsou s označením nebezpečné radioaktivní látky uloženy do meziskladu jaderného odpadu v bazénech s vodou, do které předávají energii vznikající samovolným rozpadem jader izotopů. V reálné jaderné elektrárně jsou palivové články vyváženy po částech (vždy po roce provozu reaktoru se reaktor odstaví a vymění se pětina nejstarších palivových tyčí). Představme si nyní situaci, kdy palivo nebude vyměňováno. Po určité době se vyčerpá zásoba štěpného materiálu a reakce se bude zpomalovat. To obsluha reaktoru vykompenzuje vytažením regulačních tyčí. V tuto dobu reaktor nepoběží na optimální výkon. Po určité době už nebude dostatek neutronů ke štěpné reakci a reakce se samovolně zastaví.

Představme si nyní zařízení, které v sobě bude sdružovat štěpný reaktor a fúzní reaktor (například v podobě tokamaku). V tokamaku bude probíhat fúze, jejímž produktem budou také neutrony. Ty se přivedou do aktivní zóny reaktoru a poslouží k štěpení již méně hodnotného paliva. Po takovémto dohoření štěpného paliva vznikne produkt s řádově nižší radiací. Současné vize předpokládají i přepracování paliva, které je v současnosti v meziskladech vyhořelého paliva či na konečných úložištích.

2.9. Termojaderná fúze - současný stav výzkumu

Ve světě se již od padesátých let staví zařízení pro výzkum vysokoteplotního plazmatu. Výzkum probíhá na tokamacích JET(Joint European Torus) v anglickém Culhamu, TFTR (Tokamak Fusion Test Reactor) v USA, na laserových systémech v Livermore, Los Alamos, Osace.

Ve výstavbě je velký projekt ITER. Náklady na stavbu jsou 5 miliard USD, projekt je odsouván od roku 1994.

Na pokusném reaktoru JET, který je společným pracovištěm zemí Evropského společenství s účastí Švýcarska a Švédska, bylo 9. listopadu 1991 poprvé dosaženo pozitivní energetické bilance; podle oznámení culhamských vědců dosáhl reaktor špičkového výkonu 2 MW po dobu 2s.

Na americkém kontinentu bylo poprvé dosaženo kladné energetické bilance na zařízení TFTR v Princeton University Plasma Physics Laboratory v New Jersey 11.prosince 1993. TFTR produkoval 6.1 MW po dobu 0.7 s při teplotě plazmatu 410*10⁶ K a to opět D+T reakcí.

V reaktoru velikosti ITERu by již mělo být možné trvale udržet reakci jaderné fúze a dosahovat dlouhodobé kladné energetické bilance. ITER by měl sloužit jako prototyp pro stavbu prvního prototypu jaderné elektrárny s fúzním reaktorem.

3. Obnovitelné zdroje energie - možná alternativa ?

Pokud hledáme nové zdroje energie jako východisko z nadcházející energetické krize, jistě se poohlédneme po obnovitelných zdrojích energie.
Jak je to s jednotlivými zdroji se pokusím nastínit v následující kapitole.

Legislativa v České republice byla v nedávné době upravena - snad ku prospěchu rozvoje využívání obnovitelných zdrojů .
Možnosti financování a daňové úlevy při budování solárních systémů k roku 1994 [2]
- Provozovatel má ze zákona nárok na zrušení daně z nemovitosti
- Občané mohou požádat o podporu Českou energetickou agenturu a při splnění
   podmínek získat úhradu části úroků z běžného úvěru na pořízení solárního
   systému.
- Jednotlivé regiony (především severní Čechy) obdrží dotaci z níž mohou financovat
    i solární systémy.
- Obyvatelé severních Čech mohou požádat obecní úřad o příspěvek na pořízení
    solárních kolektorů, který může činit až 20 %.
- Obecní úřady i majitelé činžovních domů mohou požádat Státní fond životního
    prostředí o příspěvek nebo bezúročnou půjčku na instalaci solárního systému.

Podle vzorové kalkulace k roku 1994 v [2] kde si podnikatel na úvěr pořídí zařízení na ohřev teplé užitkové vody slunečním zářením, byla návratnost této investice stanovena na 20,8 roku (Při nákupu bez úvěru 12,5 roku). Životnost takovéhoto zařízení je 20 let. Podle těchto údajů se jeví investice jako nevýhodná.

3.1. Energie Slunce

"Největší část slunečního záření připadá na rovníkové oblasti, kde leží většina rozvojových zemí. Je proto považována za energii nejdemokratičtější a nejspravedlnější - slunce svítí všem a chudým nejvíc" [dle 1]

Na zemský povrch dopadá záření o výkonu asi 1,8*10⁸ GW. Z něho se odráží a pohlcuje asi třetina. Země tak ze Slunce získává asi 2*10⁶ exajoulů.

Energie dopadající na jednotku plochy se mění od 9 MJ/m² v Antarktidě až do 25 MJ/m² v tropických oblastech a pouštích.

Energie slunečního záření je často označována jako zdroj tepla a elektrické energie pro decentralizované energetické systémy, protože je využitelná v podstatě na celém zemském povrchu a převládají stavby kolektorů a elektráren s malými výkony lokálního významu.

Solární energie se v současné době používá jako zdroje pro výrobu teplé užitkové vody nebo pro přímou výrobu elektrické energie polovodičovými fotovoltaických článků.

Použitím slunečních kolektorů můžeme získat s padesátiprocentní účinností nízko potenciální teplo použitelné k vytápění domů, ohřívání teplé užitkové vody, či k nízkoteplotním technologickým procesům.

Pro svou ekonomickou nenáročnost je to asi nejužívanější způsob využití sluneční energie.

Solární elektrárny s parním cyklem se stavějí jako věžové elektrárny, jejichž zrcadla soustřeďují sluneční svit na ohřívané médium. Největší solární elektrárna v Bartsow v Mohavské poušti v Kalifornii pokrývá plochu 73 192 m² a dává výkon 10 MW.

Účinnost takových elektráren je asi 15-20%

Přímá výroba elektrické energie je pro vysokou pořizovací cenu doposud omezena na menší výkony a je především využívána tam, kde chybí jiný zdroj energie. V posledních letech však dochází k prudkému poklesu cen polovodičových panelů za současného zvyšování jejich účinnosti. S tím se začínají používat solární systémy již i v místech kde by nebylo velkým problémem použít jiných méně ekologických zdrojů. Například na nově stavěném výstavišti v Mnichově instalovala firma Siemens největší fotovoltaické zařízení na světě. Špičkový výkon celého zařízení je 1MW a bude dodávat do elektrické sítě asi 1 000 000 kWh. Tento krok by mohl být podnětem ke stavbě dalších podobných projektů. Fotovoltaické články se běžně používají v umělých družicích jako zdroj elektrické energie.

Předpokládá se, že v roce 2000 by mohlo být tímto způsobem vyrobeno 3-7 % energie.

3.2. Energie větru

Větrná energie představuje kinetickou energii pohybujících se vzdušných mas. Tento pohyb je důsledkem gradientů teploty vznikajících při nerovnoměrném zahřátí zemského povrchu, případně mořské hladiny a je ovlivňován zemským reliéfem a zemskou rotací. Celkový výkon větru se odhaduje na 10⁶ GW.

Využitelný výkon představuje asi jen 3000 GW.

Tento druh energie využívali lidé již od pradávna a to jak k pohonu lodí, tak později k pohonu mlýnů.

Hlavní nevýhodou pro stavbu větrné elektrárny je výběr vhodného místa, kde musí být jak dobré a dlouhodobě stabilní větrné podmínky, tak malá hustota obyvatel, protože elektrárna v provozu je zdrojem hluku. Proto se tyto elektrárny stavějí na odlehlých místech a často ve velkých skupinách.

Při výrobě elektrické energie se kinetická energie přemění na rotační a dále na elektrickou energii. Teoretická účinnost celého řetězce je 0,59. V praxi se dosahuje hodnot 15-30%.

Výkon větrné elektrárny je úměrný třetí mocnině rychlosti větru a druhé mocnině délky lopatek. Při velkých rozměrech lopatek však často dochází k ohrožení zařízení způsobenému vznikajícími vibracemi.Obvodová rychlost lopatek také nesmí dosáhnout nadzvukové rychlosti.

Provoz větrné elektrárny vyžaduje rychlost větru v rozmezí 3-30 m/s.

V současnosti je na světě instalováno asi 17000 větrných agregátů s celkovým výkonem 1500MW. Světová kapacita výroby těchto zařízení činí asi 500 MW za rok.

Velký počet těchto elektráren je ve Spojených státech, Dánsku, Havajských ostrovech či na Orknejských ostrovech.

Větrné elektrárny by se mohly podílet na výrobě primární energie z 2-3%

3.3. Energie vody

Energie proudící vody patří mezi nejstarší lidmi využívané druhy energie. Používání vodních kol různých typů a velikostí se datuje již od nestarších civilizací. Teprve počátkem 20.století se uplatnily velké hydroelektrárny s různými typy vodních turbin k výrobě elektrické energie. Pro vodní energetiku je charakteristický obrovský rozsah dosahovaných výkonů od malých vodních elektráren s nepatrným výkonem až po největší současnou elektrárnu Itaipu v Brazílii s výkonem 14GW.

Celkový výkon vodních toků a ledovců se odhaduje na 5000 GW.Nemůžeme však využít všechnu tuto energii. Část se jí ztrácí třením o dno a břehy toků, část je rozptýlena v podobě nevyužitelných potůčků a část je nutno ponechat, aby byl zachován přirozený koloběh vody v přírodě. Po takovéto redukci lze tedy počítat s maximálním Využitelným výkonem asi 3000 GW. Pro porovnání v roce 1985 vyrobily vodní elektrárny na světe asi 25 EJ energie, tedy asi šestinu využitelného potenciálu.

Vodní elektrárny mají jednu obrovskou přednost nepodléhají termodynamickým zákonům parního cyklu (kinetická a potenciální energie se přeměňuje přímo na energii rotační) a je tak možno dosáhnout účinnosti 80-90 %.

Potenciální energie vody se využívá i v přečerpávacích elektrárnách, které jsou tvořeny dvěmi nádržemi umístěnými v rozdílných výškách, mezi nimiž se přečerpává voda a slouží tak jako akumulátor energie pro vyrovnání odběrových maxim a minim v energetice. Další nespornou výhodou vodních elektráren je možnost jejich okamžitého odstavení či spuštění.

U velkých vodních děl se uplatňuje i funkce regulace vodních toků, zavlažování a zásobování vodou. Stavba vodních přehrad mění ráz krajiny a může tak mít vliv na ráz okolní krajiny i na oblasti v okolí toku.

Největší pozornost k vodním elektrárnám je věnována v rozvojových zemích, kde je doposud největší nevyužitý potenciál. Brzdou ve stavbě nových elektráren je především ekonomická náročnost, častá odlehlost odběratelů energie a ekologické důsledky stavby.

3.4. Geotermální energie

Uvažuje se zde o využití tepelné energie tenké povrchové vrstvy zemské kůry (do 12 km), příp. O vulkanické energii v některých lokalitách. Využitelný geotermální výkon se odhaduje na 500 GW. Dnešní geotermální elektrárny mají celkový výkon asi 5 MW (ve výstavbě je dalších 5 MW). V roce 2000 by mohly geotermální elektrárny vyrábět asi 1 % elektrické energie.

Hydrotermální konvekční systémy využívají podpovrchových zdrojů páry nebo horké vody. Může se jednat o zdroje vysokoteplotní (>150°C) nebo nízkoteplotní(<90°C). Získávaná pára může přímo pohánět turbinu, nebo předávat teplo sekundárnímu okruhu.Elektrárny se suchou párou mají účinnost asi 15 % a elektrárny s vlhkou párou mají účinnost asi 8-10 %.Za zmínku stojí progresivní metoda "Hot-Dry-Rock",kde se snažíme hlubinnými vrty napojit na horké vrstvy a tam odstřelem vytvořit prostory tvořící teplený výměník. Někdy postačí dva vrty do hloubky 300m ve vzdálenosti 100m. Takovýto systém pracuje např. v Los Alamos v USA.

Energie z přímořských proláklin

V místech kde se v blízkosti moří nacházejí prolákliny ( přirozené i uměle vytvořené přehrazením ) se získává energie z vody tak, že se proláklin a oddělí od moře. Do prolákliny se přes turbinu vpouští voda, která se zde slunečním zářením odpařuje a zajišťuje se tak rozdíl hladin. Elektrárna na tomto principu pracuje např. v Egyptě.

Energie přílivu a odlivu

Tyto rozdíly ve výšce hladiny moře jsou způsobeny přitažlivostí Měsíce a Slunce. Během lunárního dne (24 hod 50 min ) sledujeme dva přílivy a dva odlivy.

Získání energie je podobné jako u elektráren v proláklinách.

Z tohoto zdroje by mohl být využíván výkon asi 40GW.

Energie absorbovaného slunečního tepla

Zde se získává energie využitím teplotního rozdílu oceánu na povrchu a ve velkých hloubkách. V hloubce 1000m je teplota vody nižší o 25°C. Účinnost cyklu je asi 9%. Teplá kapalina se na povrchu oceánu odpařuje a pára je vedena do hloubky, kde kondenzuje.

V nedávné době došlo k technické realizaci v podobě projektů OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion)

Budované jednotky na Havajských ostrovech dosáhly výkonů 50kW a 1MW. Ve výstavbě je jednotka o výkonu 100MW.

4. Magnetohydrodynamický generátor

Většina konvenčních zdrojů energie využívá klasické metody přeměny tepelné energie na energii elektrickou. Skládá se z parního cyklu. Právě tento cyklus má vinu na relativně nízké účinnosti elektráren. Záměna parního cyklu za jinou metodu přeměny energie s sebou přinese i vyšší účinnost a zmírní nežádoucí ekologické důsledky.

Takovouto metodou je mj. magnetohydrodynamický generátor. Do spalovací komory se vhání chemické palivo (i málo hodnotné) a horký vzduch spolu s ionizačními přísadami. Plyn zahřátý na vysokou teplotu je částečně ionizován, expanduje a proudí kanálem mezi dvěma póly magnetu. Na elektrodách umístěných kolmo ke směru proudícího plynu se shromažďují oddělené kladné a záporné náboje a v obvodu vzniká elektrický proud. Výkon generátoru roste se čtvercem velikosti magnetického pole a rychlosti plynu.

MHD pracují při teplotách asi 3000K.Magnetické pole dosahují hodnot 3T (použití supravodivých magnetů). Při hmotnosti 5 tun mohou dodávat výkon 100 MW

Za zmínku by stály i palivové články, ale to už bych se dostal mimo rozsah této práce.

5. Závěr

Dnešní literatura označuje za datum spuštění prvních fúzních jaderných elektráren na rok 2030 některé zdroje již uvádějí rok 2050. Vzhledem k tomu že v počátcích vývoje vysokoteplotního plazmatu v padesátých letech tohoto století se vědci domnívali, že realizace fúzních reaktorů bude běžná v 70. letech, se lze domnívat, že rok 2030 by nemusel být konečný. Největší brzdou v současném vývoji fúzní technologie je finanční náročnost všech realizovaných projektů (přesto se ani zdaleka neblíží k finančním výdajům na armádu v některých rozvinutých zámořských zemích). Pro potenciální investory je také odrazující fakt, že praktické výsledky výzkumu se ztěží projeví v nejbližších deseti letech. A tak výzkum tohoto nadějného zdroje energie nepostupuje tak rychle jak by bylo možno. Doufejme, že populační nárůst a energetická krize, která se s největší pravděpodobností bude prohlubovat, donutí vlády investovat do tohoto vývoje.

Hledáme-li východisko z nadcházející energetické krize jistě se obrátíme na spotřebitele. Pominu-li skutečnost že množství energie spotřebované v domácnostech lze snížit osvětou, jejíž účinnost není zcela jednoznačná, zbývá nám velká část energie spotřebovaná průmyslem. Spotřeba energie je přímo úměrná technologické úrovni průmyslu. Tato úroveň se bude neustále zvyšovat a objem výroby vzhledem k populačnímu růstu také poroste, bude se i zvyšovat spotřeba energie. S vyčerpáváním surovinových zdrojů bude nutno volit stále energeticky náročnější metody dobývání a zpracování rud a surovin. Proto se lze domnívat že růst potřeby energie bude mít i nadále exponenciální nárůst.

Naše snaha by měla směřovat k omezení fosilní energetiky všemi dostupnými prostředky, což by s probíhajícím růstem spotřeby energie mělo zajistit, aby se produkce emisí a odpadu alespoň nezhoršovala.

I v případě že lidstvo v následujících 50-ti letech objeví technologie, která nás vyvede z ekologických a surovinových potíží, by byla škoda nevyužít obnovitelných zdrojů energie, i když některé z nich nejsou zcela bez ekologických dopadů.

6. Použitá literatura

[1] Heřmanský B., Štoll I., Energie pro 21.století, Vydavatelství ČVUT, Praha 1992, STK-F18002a
[2] Cenek M. a kol., Obnovitelné zdroje energie, FCC Public, 1994, STK-A30738b
[3] Vlček J., Drkal F., Technika a životní prostředí, Vydavatelství ČVUT, Praha 1992, STK-A31207a
[4] Marko Š.a kol., Energetické zdroje a premeny, Alfa, Bratislava1989, STK-A25582a
[5] ČEZ, Energie a trvale udržitelný rozvoj společnosti, Praha 1992, STK-D32140
[6] Vlček J., Texty k přednáškám ŽP, 1997
[7] Weinzettl V., Pozemské Slunce, aneb zázrak v malém, Tokamak Castor IPP CAS , 1998
[8] P. K. Kaw, Institute for Plasma Research Bhat,Gandhinagar FUSION POWER, WHO NEEDS IT ? !
[9] Internetové zdroje

https://www.jet.uk
https://www.iterus.org
https://fusioned.gat.com,