Do vývoja malých jadrových reaktorov pritekajú miliardy eur a vkladá sa do nich veľká nádej. Firmy z celého sveta sa pretekajú o to, ktorej sa prvej podarí spustiť funkčnú malú elektráreň, ktorá by vedela uhasiť neutíchajúci hlad po elektrine.
Spočiatku sa zdalo, že svet sa po havárii jadrovej elektrárne vo Fukušime v marci 2011 vydal na cestu odklonu od jadrovej energie.
Príkladom bola politika bývalej nemeckej kancelárky Angely Merkelovej, ktorá podporila rozhodnutie ukončiť prevádzku všetkých nukleárnych reaktorov v krajine. Po niekoľkých rokoch však nastal obrat. Krajiny dnes avizujú, že chcú opäť vo väčšej miere stavať tradičné jadrové elektrárne a téma jadrovej energie sa dostáva do popredia pre mnohé vlády. Svoje vôbec prvé jadrové reaktory chce postaviť napríklad aj susedné Poľsko.
Tradične silná jadrová veľmoc Francúzsko pokračuje v budovaní svojej nukleárnej „flotily“ elektrární a nezaostávajú ani jeho jadroví spojenci Česko a Slovensko, ktoré už spravili prvé kroky k výstavbe nových zariadení. Jadrová energia tak v súčasnosti zažíva svoje obdobie renesancie a prispievajú k nemu aj malé modulárne reaktory (SMR, podľa anglického originálu Small Modular Reactors), ktorých nasadenie môže zohrávať kľúčovú úlohu v boji proti klimatickým zmenám.
Práve malé modulárne reaktory by mohli byť doplnkom k obnoviteľným zdrojom energie v podmienkach, keď napríklad nesvieti slnko, nefúka vietor či prevláda suché obdobie bez dostatku zrážok pre vodné elektrárne. Zástancovia jadrovej energie sa domnievajú, že je to jediný bezuhlíkový zdroj energie, ktorý spoľahlivo vyrába energiu dvadsaťštyri hodín, sedem dní v týždni a za každého ročného obdobia. Očakáva sa, že prvé modulárne jadrové reaktory by mohli byť na svete začiatkom tridsiatych rokov. O ich nasadení však už teraz hovoria technologickí giganti a viaceré štáty.
Prvé kroky urobili v Česku aj na Slovensku. Český energetický kolos ČEZ napríklad oznámil, že plánuje nahradiť uhoľné elektrárne malými modulárnymi jadrovými reaktormi. Prvý z nich má o deväť rokov vyrásť v areáli jadrovej elektrárne Temelín. U susedov sa dokonca hovorí o tom, že by tam mohli v nasledujúcich dvadsiatich až tridsiatich rokoch vyrásť dve fabriky na výrobu modulov pre reaktory. Vzniknúť by mohlo až osemtisíc nových pracovných miest. Záujem o výstavbu malých modulárnych reaktorov prejavilo aj Slovensko. Vytipovalo sa niekoľko lokalít, kde by mohli vyrásť. Štúdia bude posudzovať päť navrhovaných slovenských lokalít v oblastiach už existujúcich elektrární – v Jaslovských Bohuniciach, Mochovciach, Novákoch, vo Vojanoch a v rámci areálu U. S. Steel v Košiciach.
Svet vstúpil do novej éry
Viaceré prognózy hovoria o tom, že dopyt po elektrine narastá. Nástup elektromobility, dekarbonizácia priemyslu, chladenie budov, umelá inteligencia či dátové centrá sú hlavnými oblasťami, ktoré v súčasnosti prispievajú k väčšej spotrebe elektriny. Dopyt po elektrine by sa mal v nasledujúcich rokoch ešte viac zrýchliť. Po ére uhlia a neskôr ropy svet vstupuje do novej éry elektriny, ktorá bude určovať ďalšiu podobu celého energetického systému.
„Spotreba elektrickej energie za posledné desaťročie vzrástla dvojnásobným tempom v porovnaní s celkovým dopytom po energii,“ píše sa vo výhľade Medzinárodnej agentúry pre energetiku. Podobný trend je viditeľný aj na Slovensku. Slovenská elektrizačná a prenosová sústava ešte na jeseň 2023 analyzovala tri scenáre predpokladaného vývoja spotreby elektriny do roku 2040. V každom zo scenárov bude spotreba elektriny na Slovensku vyššia.
Pre lepšiu predstavu, za celý rok 2023 sa na Slovensku spotrebovalo 26,5 terawatthodiny (TWh) elektrickej energie. Základný scenár hovorí o tom, že do roku 2040 môže spotreba elektriny vzrásť na 36,5 TWh, čo je nárast o takmer 40 percent. V strednom scenári za rovnaké obdobie môže spotreba vzrásť až na vyše 43 TWh, čo je v percentuálnom vyjadrení nárast o viac ako 63 percent. V treťom scenári, ktorý počíta s vysokou mierou elektrifikácie, môže spotreba elektriny vzrásť až na skoro 49 TWh, čo je nárast o 84 percent.
Materiál štátneho prevádzkovateľa prenosovej sústavy berie do úvahy rôzne faktory. V jednotlivých scenároch počíta napríklad s nárastom dopytu po elektrine v dôsledku začiatku výroby vozidiel v automobilke Volvo pri Košiciach, nástupom výroby v továrni na baterky v Šuranoch a nárastom individuálnej spotreby spojenej so zapájaním tepelných čerpadiel a rozvojom individuálnej elektromobility. Na druhej strane do úvahy tiež zobral eventuálny nárast objemu výroby elektriny v dôsledku dokončenia štvrtého bloku v Mochovciach a udržania paroplynovej elektrárne v Malženiciach. Do úvahy tiež bral to, či bude alebo nebude zrealizovaná elektrifikácia pecí v košických hlinikárňach.
Žrút elektriny
Aj keď si to málokto uvedomuje, umelá inteligencia je veľkým žrútom elektriny. Napríklad e-mail s rozsahom sto slov vygenerovaný pomocou umelej inteligencie ChatGPT 4 spotrebuje 0,14 kilowatthodiny elektriny. To je v prepočte toľko elektriny, ako spotrebuje 14 LED žiariviek počas jednej hodiny, informuje The Washington Post.
Ak si k tomu prirátame milióny požiadaviek ľudí na chatboty po celom svete, tak je nárok na spotrebu elektriny enormný. Odhady hovoria, že chatboty založené na umelej inteligencii spotrebujú až dve percentá celosvetovej spotreby elektriny, píše portál Quartz. Podľa štúdie od Goldman Sachs jedna otázka pre ChatGPT vyžaduje až desaťkrát viac elektriny v porovnaní s vyhľadávaním cez Google. Služby ako ChatGPT totiž môžu fungovať a pomáhať ľuďom len vďaka dátovým centrám a výpočtovej technike, ktoré sú náročné na spotrebu elektriny.
Ilustrácia Ján Jahuniak
Aj služba Gemini od spoločnosti Google vyžaduje na svoj chod dátové centrá. Rovnako ich potrebuje aj firma Amazon pre svoje cloudové služby. Google aj Amazon preto oznámili veľké dohody o jadrovej energii so súkromnými spoločnosťami zaoberajúcimi sa malými modulárnymi reaktormi. Google podpísal veľkú dohodu s firmou Kairos Power a Amazon podpísal dohodu s Energy Northwest na výstavbu štyroch pokročilých reaktorov. Microsoft, naopak, ide cestou tradičnej jadrovej elektrárne. Uzavrel 20-ročnú zmluvu o dodávke energie, ktorá povedie elektrárne Three Mile Island v Pennsylvánii.
V reakcii na tieto prelomové dohody vzrástli akcie spoločností zaoberajúcich sa jadrovou energiou na rekordné maximá. Investori považovali uzavretie dohôd za dôkaz, že jadrová renesancia naberá opäť na obrátkach. Napríklad akcie spoločnosti Constellation, ktorá prevádzkuje najväčšiu flotilu konvenčných reaktorov v USA, sa od začiatku roka 2024 viac ako zdvojnásobili. Rovnako nahor zamierili aj akcie výrobcu uránu spoločnosti Cameco, ktoré minulý rok vzrástli o 28 percent. Navlne rastu sa vezie aj dodávateľ jadrových komponentov BWX Technologies, ktorého akcie vzrástli za rok o 54 percent.
Jednoduché na výstavbu
Zmontujú sa v špeciálnej fabrike a prepravia sa ako celok na dohodnuté miesto. Na takomto princípe by mali fungovať malé modulárne reaktory. Práve jednoduchosť vo výstavbe má byť ich hlavnou zbraňou voči tradičným jadrovým reaktorom, ktoré sa stavajú s časovým sklzom aj desiatky rokov. Zákazník si modulárny reaktor objedná, vo fabrike ho postavia a dopravia ho postavený priamo na miesto jeho využívania. Odpadne tak nákladná a náročná časť výstavby na mieste, ktorá je nevyhnutnou súčasťou tradičných jadrových elektrární.
Výstavba mnohých tradičných jadrových elektrární bola poznačená oneskoreniami a výrazným prekročením počiatočných nákladov. Príkladom je reaktor vo francúzskom Flamanville, ktorý sa v porovnaní s pôvodným rozpočtom predražil päťnásobne a jeho spustenie sa roky odkladalo. Výnimkou v tomto nebola ani dostavba Mochoviec. Okrem poskytovania elektrickej energie môžu byť malé modulárne reaktory využívané aj na výrobu vodíka či kombinácie tepla a elektriny na odľahlých miestach.
Môžu byť tiež použité na napájanie veľkých priemyselných areálov alebo dátových centier, ale aj napríklad na odsolenie morskej vody. Malé modulárne reaktory by sa tiež mohli ukázať ako dostupná alternatíva pre krajiny, ktoré nie sú schopné financovať veľké jadrové elektrárne. „Menšia veľkosť tiež znamená, že stačí menší priestor na ich stavbu a tiež menej vody na chladenie,“ hovorí pre Financial Times Vince Zabielski z právnickej firmy Pillsbury Winthrop Shaw Pittman, ktorá sa zameriava na energetiku. Sú navrhnuté tak, aby mali výkon do 500 megawattov.
Na porovnanie, tradičný veľký reaktor má výkon nad 1 000 megawattov. Malý modulárny reaktor by vedel dodať elektrinu pre 200- až 300-tisíc domácností. V košickej spoločnosti U. S. Steel, ktorá je náročná na spotrebu energií, by zrejme potrebovali celý výkon jedného takéhoto reaktora.
V súčasnosti je ťažké odhadovať cenu, platí však zásada, že prvý reaktor bude vždy najdrahší a ďalšie už lacnejšie. Firmy vo vývoji malých modulárnych reaktorov využívajú rôznorodé technológie. Od sodíkom chladeného reaktora cez chladenie olovom až po využívanie tekutej soli. Na celom svete je vo vývoji asi sedemdesiat až osemdesiat druhov unikátnych návrhov minireaktorov.
Tento reaktor by produkoval oveľa menej odpadu než existujúce elektrárne, bol by plne automatizovaný, čím by sa odstránila možnosť zlyhania ľudského faktora, a dal by sa vybudovať v podzemí, vďaka čomu by bol chránený pred útokom.
Najznámejším propagátorom malých modulárnych reaktorov je zakladateľ Microsoftu Bill Gates. V roku 2008 založil spoločnosť s názvom TerraPower a vďaka vyzbieraným financiám ide v súčasnosti už o niekoľkomiliardový projekt. „Tento reaktor by produkoval oveľa menej odpadu než existujúce elektrárne, bol by plne automatizovaný, čím by sa odstránila možnosť zlyhania ľudského faktora, a dal by sa vybudovať v podzemí, vďaka čomu by bol chránený pred útokom,“ opísal zariadenie vo svojej knihe „Ako sa vyhnúť klimatickej katastrofe“. Vďaka dômyselným úpravám by podľa neho boli havárie doslova v rozpore s prírodnými zákonmi.
Jeho reaktor nie je chladený vodou, ale tekutým sodíkom, a je vybavený systémom skladovania energie na báze roztavenej soli. TerraPower v lete začala nejadrové stavebné aktivity, čím sa stala prvým pokročilým reaktorovým projektom, ktorý sa presunul od návrhu k výstavbe. Projekt by mal byť dokončený v roku 2030. Ďalším inovátorom v energetike je taliansky podnikateľ Stefano Buono so spoločnosťou newcleo. Založil ju v roku 2021 a celkovo vyzbieral už pol miliardy eur na to, aby sa stal priekopníkom v oblasti jadrovej energie. Firma sa zaoberá vývojom pokročilého reaktora IV. generácie (tzv. rýchly reaktor), ktorý je chladený olovom.
„Reaktory IV. generácie budú tak tiež lacnejšie a dokážu využívať recyklované vyhoreté palivo,“ povedal zakladateľ spoločnosti v rozhovore pre Forbes Slovensko. Vysvetľuje, že nenukleárne zariadenie je naplánované na koniec roka 2026. Prvý jadrový reaktor je naplánovaný na rok 2031 vo Francúzsku. Prvý komerčný reaktor by mohol byť v prevádzke od roku 2033. Newcleo pracuje aj na výrobe recyklovateľného jadrového paliva, ktoré by reaktory poháňalo.
A práve Slovensko s viac ako 50-ročnou tradíciou v jadrovej energetike a veľkými zásobami vyhoretého jadrového odpadu sa ukazuje ako ideálny partner na spoluprácu.
Slovenská stopa novej technológie
Vývoj pokročilého typu modulárneho reaktora od spoločnosti newcleo je potenciálne zaujímavý aj pre Slovensko. Preto ešte v decembri 2023 podpísal rezort hospodárstva spolu s Jadrovou a vyraďovacou spoločnosťou a firmou newcleo memorandum o porozumení s cieľom preskúmať možnosti spolupráce a ďalšieho rozvoja technológií pokročilých modulárnych reaktorov.
Ak by sa rozhodlo o výstavbe takéhoto reaktora na Slovensku, mohol by byť poháňaný vyhoretým jadrovým palivom, ktoré sa v súčasnosti skladuje v Jaslovských Bohuniciach. Na Slovensku by dokonca mohla vzniknúť firma, ktorá by sa venovala vývoju vývoju využitia vyhoretého jadrového paliva. Miroslav Šarišský z francúzskej spoločnosti newcleo vyhlásil, že súčasné objemy vyhoretého jadrového paliva, ktoré sa nachádzajú na Slovensku, by stačili na výrobu elektrickej energie na stovky rokov a úplne by eliminovali potrebu ťažby a dovozu uránu pre tieto reaktory.
„Ich obrovskou výhodou by bolo aj to, že by sa minimalizovala potreba budovania finančne veľmi nákladného hlbinného úložiska jadrového odpadu,“ vysvetľuje. Záujem o nasadenie svojich modulárnych reaktorov na Slovensku má aj americká firma Westinghouse, ktorá tu rovnako podpísala memorandum s cieľom naštartovať spoluprácu v tejto oblasti. Prvým krokom spolupráce bola prihláška do amerického projektu Phoenix. V ňom bolo Slovensko úspešné a získalo grant na štúdiu uskutočniteľnosti, ktorá zmapuje vhodnosť malých modulárnych reaktorov v slovenských podmienkach.
