Германия потребляет огромное количество энергии для поддержания своей производственной мощи и энергоемких секторов, таких как автомобильная и химическая промышленность.
Страна, крупнейшая экономика Европы, по-прежнему в значительной степени зависит от ископаемого топлива для своих энергетических потребностей, даже несмотря на то, что доля возобновляемых источников, таких как ветер и солнечная энергия, неуклонно росла в течение последних двух десятилетий.
В соответствии с планом поэтапного отказа от атомной энергии реакторы Германии были выведены из эксплуатации и теперь постепенно разрушаются. Изображение: Dwi Anoraganingrum/IMAGO
Правительство Германии реализует амбициозный план энергетического перехода для достижения чистых нулевых выбросов парниковых газов к 2045 году. Она полностью отказалась от ядерной энергетики в 2023 году и планирует отказаться от угля к 2038 году.
Чтобы сбалансировать энергетические и экологические обязательства, Берлин также делает ставку на новые технологии, такие как зеленый водород и ядерный синтез.
Умная ставка?
Кабинет канцлера Фридриха Мерца в этом месяце обнародовал план действий по ускорению развития технологий ядерного синтеза. Она хочет, чтобы Германия построила первый в мире термоядерный реактор, выделив € 1,7 млрд ($ 1,98 млрд) на финансирование проекта.
Берлин надеется, что технология обеспечит обильную чистую, безопасную и надежную энергию в будущем.
Сара Кляйн, комиссар по исследованиям в области термоядерного синтеза в Институте лазерных технологий им. Фраунгофера в Ахене, Германия, говорит, что инвестиции в термоядерные технологии являются «умной долгосрочной стратегической ставкой».
«[It] держит Германию на переднем крае глобальной технологической гонки и — наряду с возобновляемыми источниками энергии — имеет решающее значение для обеспечения энергетического суверенитета после поэтапного отказа от ископаемых видов топлива», — сказала она DW.
Сибилль Гюнтер, научный директор Института физики плазмы им. Макса Планка, согласившись, отметив, что немецкий спрос на энергию «неуклонно растет».
«Ядерный синтез — это технология, которая может помочь нам обеспечить наше энергоснабжение без выбросов CO2 в долгосрочной перспективе и оставаться конкурентоспособной, поскольку промышленная нация,« Günter tter старый DW.
«Катализатор инноваций»
Ученые десятилетиями стремились использовать ядерный синтез для получения энергии.
Это включает в себя столкновение двух легких атомных ядер при таких высоких температурах и давлении, что они сливаются и выделяют энергию. Это тот же основной процесс, при котором водород на солнце превращается в гелий, генерируя солнечный свет и делая жизнь на Земле возможной.
Слияние — это обратная сторона того, что происходит на современных атомных электростанциях — ядерное деление — где крупные атомы расщепляются в цепной реакции с выделением энергии.
В отличие от ядерного деления, ядерный синтез не оставляет радиоактивных отходов, тем самым обещая доставить обильную, благоприятную для климата энергию без загрязнения и радиоактивных отходов.
Германия не одинока в большой ставке на ядерный синтез.
Такие страны, как США, Китай, Япония и Великобритания, вкладывают миллиарды в ускорение развития технологии. Кроме того, десятки частных стартапов присоединились к борьбе.
«Самые инновационные экономики мира уже делают значительные инвестиции в слияние. прежде всего, инвестиции в термоядерный синтез являются жизненно важной стратегией будущего для высокотехнологичного сектора Германии », — сказала Кляйн.
Ученый Фраунгофер подчеркивает, что инвестиции имеют решающее значение для сохранения конкурентоспособности страны на мировой арене и обеспечения технологического суверенитета.
«Помимо науки, термоядерный синтез выступает катализатором инноваций », — сказала она, указав на другие критически важные технологии, такие как сверхпроводящие магниты, высокоэнергетические системы, передовые материалы, робототехника и искусственный интеллект (ИИ).
«Жизненно важно привлекать заинтересованные стороны отрасли на раннем этапе, чтобы инициировать и использовать побочные эффекты на других рынках », — добавила она.
Пустая трата денег?
Критики, однако, рассматривают расходование огромных сумм на стремление к ядерному синтезу как ошибочное и пустую трату ресурсов. Th они утверждают, что деньги можно было бы лучше потратить на расширение других проектов в области возобновляемых источников энергии.
Но Сибилль Гюнтер убеждена, что не должно быть «конфликта между возобновляемыми источниками энергии и термоядерной энергией», поскольку они могут «дополнять друг друга».
«Ветер и солнечная энергия не могут постоянно поставлять электроэнергию, но термоядерная энергия может. F usion также может обеспечить технологическое тепло для промышленности и энергии для производства синтетического топлива, такого как водород », — сказала она.
После десятилетий исследований ученым впервые удалось достичь чистого прироста энергии — то есть энергии, доставляемой реакцией синтеза, была выше, чем та, которая использовалась для синтеза атомных ядер — в конце 2022 года.
В эксперименте использовались мощные лазеры для достижения подвига.
Другие концепции используют сильные магнитные поля, чтобы ограничить сверхгорячие частицы плазмы, которые объединяются и сливаются для высвобождения энергии.
Когда термоядерные электростанции станут реальностью?
Прорыв 2022 года и последующие эксперименты породили надежды на раскрытие полного потенциала термоядерного синтеза в ближайшем будущем.
Дэниел Каммен, профессор энергетики в Калифорнийском университете в Беркли, считает, что«старая пословица»о том, что до ядерного синтеза осталось пять десятилетий, а до него пять десятилетий на протяжении многих десятилетий,« больше нет верно ».
«Достижения в разнообразии подходов, в использовании машинного обучения и ИИ для контроля таких проблем, как магнитное (токамак) удержание, и в работе системы радикально изменили ситуацию», — сказал он DW в заявлении по электронной почте.
«Я прогнозировал, что прототипы синтеза будут находиться в пилотной фазе на сетке в течение десятилетия, а возможно, и раньше».
Достижение реакции синтеза чрезвычайно сложно, требуя огромного тепла, давления и точности
Но другие эксперты, включая Сару Кляйн, говорят, что для реализации коммерчески жизнеспособной мощности синтеза потребуется больше времени. «Это правда, что коммерческий синтез остается долгосрочной перспективой со значительной технической и экономической неопределенностью. Таким образом, это не может заменить срочное развертывание возобновляемых источников энергии и хранилищ сегодня».
Мнение Кляйн разделяет Сибилла Гюнтер, которая ожидает, что первые термоядерные электростанции перейдут на сеть «примерно через два десятилетия», но только если необходимые усилия будут предприняты сейчас.
«Вопрос в том, готовы ли мы сегодня инвестировать в технологию, чтобы она была доступна, когда нам это нужно для удовлетворения наших растущих потребностей в энергии?»
Под редакцией: Уве Хесслер