Kreport > articles > Ψηφιακές Πυρηνικές Μπαταρίες από την Ελλάδα

Ψηφιακές Πυρηνικές Μπαταρίες από την Ελλάδα

Του Ελευθέριου Χ. Τσουκαλά (*)

Η συζήτηση για την πυρηνική ενέργεια επιστρέφει καθώς η διεθνής κοινότητα υιοθετεί τον μεγαλεπήβολο στόχο Net Zero by 2050 (μηδενισμό εκπομπών διοξειδίου του άνθρακος έως το 2050).  Η πυρηνική ενέργεια παράγει μηδενικές εκπομπές, άρα είναι λογικό να εξετάζεται ως επιλογή. 

Στην πραγματικότητα όμως είναι αναγκαιότητα και όχι επιλογή. 

Και αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ένα ενεργειακό οικοδόμημα στη βάση του χρειάζεται αδιάλειπτη ενέργεια. Εάν αφαιρέσουμε τους υδρογονάνθρακες (λιγνίτης, πετρέλαιο, αέριο) από την θεμέλια βάση του ενεργειακού οικοδομήματος (την ενέργεια βάσης όπως ονομάζεται) το Σύστημα Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΗΕ) καταρρέει.  Η μόνη άλλη πηγή ενέργειας βάσης είναι η πυρηνική. 

Άρα, δύο συμπεράσματα ισχύουν:

  1. Εάν υιοθετηθεί το Net Zero by2050, δηλαδή οι υδρογονάνθρακες απαγορευτούν ως καύσιμο, δεν υπάρχει ηλεκτρισμός 24 ώρες την ημέρα, 7 μέρες την βδομάδα,  και επομένως ο σύγχρονος κόσμος καταρρέει. 
  2. Η αποτροπή της κλιματικής απειλής δεν είναι εφικτή δίχως την πυρηνική ενέργεια.

Η κλιματική απειλή όμως ίσως είναι η άλλη όψη της ενεργειακής απειλής.  Κάποιοι θα πουν πως η πρώτη είναι η δεύτερη σε μεταμφίεση. Και δεν θα έχουν άδικο. Διότι είναι πλέον ορατή μια παγκόσμια αδυναμία παραγωγής επιθυμητών ποσοτήτων υδρογονανθράκων που απειλεί να μας οδηγήσει σε περίοδο πολεμικών αντιπαραθέσεων μεγάλης διαρκείας και βεβαίου καταστροφικού αποτελέσματος (Resource Nationalism).

Επομένως, ας σταματήσουμε να «καίμε» υδρογονάνθρακες, διότι είναι πιο πολύτιμοι ως πρώτες ύλες (feedstock) απ’ ότι ως καύσιμο για την παραγωγή ρεύματος. Υδρογονάνθρακες χρειάζονται για τα πάντα, από πλαστικά έως τρόφιμα (λιπάσματα, φάρμακα, μοντέρνα υλικά κλπ).  Για παράδειγμα, 12 θερμίδες από υδρογονάνθρακες απαιτούνται για να παραχθεί 1 θερμίδα φαγητού.

Ο τρόπος που δρομολογείται για να επιτευχθεί το Net Zero by 2050 είναι Διεθνείς Συνεργασίες υπό την αιγίδα του ΟΟΣΑ.  Περίπου το 70% των καταναλωτών ενέργειας παγκοσμίως ήδη συμφωνεί στο να μην χρησιμοποιήσει ενέργεια που προέρχεται από την καύση υδρογονανθράκων.  Κάποιες χώρες θα συνεχίζουν την κατασκευή μεγάλων πυρηνικών μονάδων εντός εθνικών πλαισίων διαχείρισης της τεχνολογίας.  Για παράδειγμα, η Κίνα έχει 16 αντιδραστήρες υπό κατασκευή, η Τουρκία 3, τα Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα 3.    Άλλες, θα εστιάσουν προσπάθειες στην γρήγορη ανάπτυξη Small Modular Reactors (SMR) που θα λειτουργούν ενδεχομένως εντός νέων διεθνών εταιρικών πλαισίων διαχείρισης της τεχνολογίας.  Όλες στρέφουν την προσοχή τους στην ενέργεια από πηγές χωρίς εκπομπές, ανανεώσιμες, υδροηλεκτρικά και πυρηνικά μέσω διασυνδεδεμένων ΣΗΕ με όλο και περισσότερες αρθρώσεις με το Ίντερνετ, τη ηλεκτροποίηση των μεταφορών και τις έξυπνες πόλεις.

Πρόκειται για μια Μεγάλη Ενεργειακή Επανάσταση, μια επανάσταση καινοτομίας που εάν πετύχει θα αλλάξει τον ρου της Ιστορίας επί τα βελτίω. 

Στην καρδιά αυτής της Μεγάλης Ενεργειακής Επανάστασης βρίσκεται η νέα ψηφιακή πυρηνική τεχνολογία όπου ηλεκτρισμός παράγεται από ψηφιοποιημένους αντιδραστήρες που λειτουργούν ως μπαταρίες μεγάλης διάρκειας.  Παράγουν σταθερό και φθηνό ρεύμα (μαζί με πόσιμο νερό) χωρίς εκπομπές (και με ρεύμα στο 1/10 της μέσης τιμής από υδρογονάνθρακες).

Πρωταγωνιστικό ρόλο θα διαδραματίσουν οι μικροί αντιδραστήρες-μπαταρίες (έως 300 Μεγαβάτ), ψηφιακοί και ικανοί να λειτουργούν αδιαλείπτως 24 ώρες την ημέρα, 7 μέρες την εβδομάδα για δέκα χρόνια.  Η ψηφιοποίηση λύνει το πρόβλημα της μη-διασποράς των πυρηνικών όπλων.  Το μικρό μέγεθος οδηγεί σε δικτυακές διατάξεις αντιδραστήρων-μπαταριών (**).

Στην πραγματικότητα, το κρίσιμο ερώτημα ίσως δεν είναι εάν η Ελλάδα θα υιοθετήσει την πυρηνική τεχνολογία. Αλλά το κατά πόσο θα μπορούσε να παράξει και να εξάγει δικούς της ψηφιακούς πυρηνικούς αντιδραστήρες-μπαταρίες. Ακούγεται εξωπραγματικό;  Και όμως δεν είναι.

Η Ελλάδα πληροί πολλές τεχνικές (αλλά και γεωπολιτικές) προϋποθέσεις συμμετοχής στην επερχόμενη Μεγάλη Ενεργειακή Επανάσταση αναπτύσσοντας δικές της εταιρείες υψηλής τεχνολογικής αξίας σ’ αυτόν τον χώρο. 

Κατ’ αρχάς, η Ελλάδα έχει υπογράψει όλες τις σχετικές πυρηνικές συνθήκες (Μη-Διασπορά, Πρόσθετο Πρωτόκολλο, κλπ). Η Ελλάδα είναι μέλος μιας επίλεκτης ομάδας 35 χωρών, το Nuclear Suppliers Group, που έχουν διαβαθμισμένη πρόσβαση σε ελεγχόμενη τεχνολογία οργάνων και συστημάτων πυρηνικών αντιδραστήρων.  Έπειτα, έχει βιομηχανικές υποδομές μεταλλουργίας, καλωδίων, λογισμικού, ναυπηγεία, οργάνων κλπ που εύκολα αναβαθμίζονται σε nuclear-grade (είναι ανάλογα με την Αμυντική Βιομηχανία) και κατ’ αυτόν τον τρόπο γίνονται μέρος των εφοδιαστικών αλυσίδων πυρηνικού επιπέδου. Η Αμερική πρωτοστατεί, επί του παρόντος, επενδύοντας δισεκατομμύρια στην δημιουργία αυτών των εφοδιαστικών αλυσίδων, η Γαλλία, η Ρωσία και η Κίνα έπονται.  Η Ελλάδα λόγω των νέων στρατηγικών σχέσεων με τις ΗΠΑ και την Γαλλία δύναται σχετικά εύκολα να αποκτήσει πρόσβαση σε τεχνολογία και κεφάλαια για να συμμετάσχει στις νέες εφοδιαστικές αλυσίδες των πυρηνικών μπαταριών.

Ενδεχομένως, θα μπορούσε μια ελληνική εταιρεία πυρηνικών μπαταριών το 2030 να είναι παγκόσμιας εμβέλειας με αξία που θα ξεπερνά το 1 τρισ. ευρώ.

(*) Ο Ελευθέριος Χ. Τσουκαλάς είναι καθηγητής στο Department of Nuclear Engineering του Purdue University των ΗΠΑ και στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας. Διετέλεσε Αναπληρωτής Διευθυντής στις Εφαρμογές Νευρομηχανικής του Πανεπιστημίου του Τένεσι και του Oak Ridge National Lab (στο Νόξβιλ του Τένεσι). Εκεί έκανε κοινή έρευνα συντονίζοντας δίκτυα και εφαρμογές τεχνητής νοημοσύνης με παρακολούθηση, χρήση οργάνων και έλεγχο μονάδων παραγωγής ενέργειας και παραγωγή, μεταφορά και διανομή ενέργειας. Έχει υπάρξει επίσης Προσκεκλημένος Ερευνητής Υπότροφος στο Ινστιτούτο Έρευνας Ατομικής Ενέργειας στην Ιαπωνία, όπου έκανε έρευνα σε έξυπνα συστήματα παρακολούθησης για πυρηνικές εφαρμογές. Έχει διατελέσει σύμβουλος του Διεθνούς Οργανισμού Ατομικής Ενέργειας, του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ , της Αρχής Πυρηνικής Ασφάλειας της Κίνας, του Υπουργείου Επιστήμης, Έρευνας και Τεχνολογίας της Σιγκαπούρης (ASTAR), της Ακαδημίας Αθηνών, του Υπουργείου Βιομηχανίας και της Γενικής Γραμματείας Έρευνας και Τεχνολογίας της Ελλάδας. Έχει τιμηθεί με το βραβείο «Humboldt» το 2009, την ανώτερη επιστημονική διάκριση της Γερμανίας.

** Το «ψηφιακό» αναφέρεται σε «ψηφιακά» συστήματα ελέγχου, προστασίας και ασφάλειας (3 διαφορετικές και ανεξάρτητες κατηγορίες συστημάτων που περιβάλλουν τον αντιδραστήρα). Οι υφιστάμενοι αντιδραστήρες είναι “αναλογικοί,” μετρούν και ελέγχουν γίνεται με αναλογικά όργανα και τα δεδομένα και οι πληροφορίες μένουν με ασφάλεια εντός του εργοστασίου.  Ψηφιοποίηση σημαίνει ότι περίπου 500 με 1000 ψηφιακά όργανα στέλνουν συνεχώς δεδομένα μετρήσεων και πληροφορίες στο cloud, δηλαδή σε ένα “κέντρο” επιτήρησης υπεύθυνο για τον έλεγχο, την ασφάλεια και την προστασία του αντιδραστήρα.  Δεν υπάρχει τοπικό κέντρο ελέγχου, ο αντιδραστήρας λειτουργεί σε μεγάλο βαθμό αυτόνομα, περίπου όπως τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα της Τέσλα, δηλαδή τα αυτοκίνητα είναι συνδεδεμένα με το ΄Ιντερνετ, υπό συνεχή παρακολούθηση και εάν κάτι δεν πάει καλά, οι υπολογιστές της Τέσλα το διαχειρίζονται με διάγνωση, πρόβλεψη και ενημέρωση εξ αποστάσεως.   Ο οδηγός δεν “ανοίγει” το καπό, θα ενημερωθεί και καθοδηγηθεί μέσω του ΄Ιντερνετ. Η ψηφιοποίηση δημιουργεί “κεντρική” επιτήρηση της πυρηνικής τεχνογνωσίας και των πυρηνικών υλικών λύνοντας το πρόβλημα της μη-διασποράς της τεχνολογίας (με Artificial Intelligence and Machine Learning) δηλαδή, της διαρροής του know-how και των υλικών προς τις πολεμικές εφαρμογές. Άρα, αυτοί οι αντιδραστήρες θα παράγουν ρεύμα για 10 χρόνια, χωρίς ούτε 1 λεπτό διακοπής, δηλαδή σαν μεγάλες μπαταρίες, χωρίς downtime για συντήρηση ή παρέμβαση. Θα καίνε ουράνιο, θόριο και πυρηνικά απόβλητα. Στο τέλος της δεκαετούς λειτουργίας έχουμε παύση 1-2 εβδομάδος max, γίνονται όλη η συντήρηση, αντικαθίσταται η καρδιά (core), και ξαναρχίζει για άλλα 10 χρόνια, και μετά το ίδιο, για περίπου 100 χρόνια.  Αυτές οι μπαταρίες λειτουργούν  σε clusters οπότε όταν κλείνει ένας για συντήρηση/αλλαγή στα 10 χρόνια, καλύπτεται από κάποιον άλλον.  Όλες οι μεγάλες πόλεις θα καλύπτονται από τέτοιες μπαταρίες που επίσης θα επιτρέπουν να τροφοδοτούνται εκτός δικτύου της ΔΕΗ εάν υπάρχει ανάγκη. Τα 10 χρόνια έχουν να κάνουν όχι τόσο με την εξάντληση του καυσίμου όσο με τις ανάγκες συντήρησης και αντικατάστασης των βασικών οργάνων.  Τα καλύτερα όργανα στον κόσμο δεν ξεπερνούν ωφέλιμο βίο δεκαετίας.