Kapcsolatfelvétel

Zöld Energia

Új fúziós rekord a JET berendezés utolsó trícium üzemanyaggal végzett kísérleteiben

Magyar kutatók és mérnökök a HUN-REN Energiatudományi Kutatóközpontból, több mint 20 évig vettek részt a JET kísérleteiben.

Létrehozva:

|

A Joint European Torus (JET), a világ egyik legnagyobb fúziós berendezése, fúziós energiát állított elő és megdöntötte az egy plazma kisülésben megtermelt fúziós energia világrekordját. Ezek a kiemelkedő eredmények jelentős állomást jelentenek a békés célú magfúziós kutatásokban mind fizikai, mind mérnöki szempontból.

A JET utolsó deutérium-trícium kísérletei (DTE3) során a rekord kisülésben 5,2 másodpercen keresztül szabadult fel folyamatosan a fúziós energia, ami 69,26 megajoule hőenergiát eredményezett, mindössze 0,21 milligramm üzemanyag felhasználásával. A JET egy tokamak típusú berendezés, amely erős mágneses teret használ egy úszógumi alakú plazma összetartására. Dr. Fernanda Rimini, a JET Senior Exploitation Manager és JET Scientific Operations vezetője elmondta: „Egyedülálló módon képesek vagyunk rutinszerűen létrehozni fúziós plazmákat ugyanazzal az üzemanyagkeverékkel, amelyet a későbbi kereskedelmi erőművek használnak majd. A JET ezzel is bizonyítja a több évtizedes kutatóprogram sikerét.”

A fúziós energiatermelésre irányuló kutatásokban leggyakrabban a két nehéz hidrogénváltozatot, a deutérium és a trícium gázokat használnak üzemanyagként. Amikor a deutérium és a trícium egyesül, hélium és hatalmas mennyiségű energia szabadul fel – ez a reakció a jövőbeli fúziós erőművek alapja.

Ambrogio Fasoli professzor, az EUROfusion programvezetője (vezérigazgató) azt mondta: „A jövőbeli nagy fúziós berendezések, például az ITER és a DEMO alap működésének sikeres demonstrációja növeli a fúziós fejlesztésekbe vetett bizalmat. Ezt az erőfeszítést az új energiarekord elérése is hitelesíti. Az új rekord felállításán túl olyan dolgokat is elértünk, amelyeket korábban soha, és kísérletek mellett elmélyítettük a fúziós plazma viselkedését leíró fizika tudásunkat.”

Dr. Zoletnik Sándor, a HUN-REN Energiatudományi Kutatóközpont, Fúziós Plazmafizika Laboratóriumának vezetője a magyar hozzájárulást méltatta: A magyar kutatók és mérnökök több mint 20 éve vesznek részt a JET-en végzett tudományos kutatásokban, többek között egy gyorskamera rendszer és egy atomnyaláb diagnosztika fejlesztése, üzemeltetése és adatainak interpretációja volt a feladatunk. Bár decemberben a berendezés 40 év munkaviszony után nyugdíjba vonult, a munka nem állt meg: a JET adatainak kiértékelése még hosszú éveket vesz majd igénybe, öröksége pedig a fúziós reaktorok következő generációin is érezteti majd hatását.

Advertisement

Az EUROfusion(amelynek A HUN-REN Energiatudományi Kutatóközpont a magyar tagja) több mint 300 tudóst és mérnököt foglalkoztat az Egyesült Királyság Atomenergia Hatóságának (UKAEA) oxfordi telephelyén, akik mind hozzájárultak ezekhez a mérföldkőnek számító kísérletekhez, bizonyítva a JET nemzetközi csapatának páratlan elkötelezettségét és szakértelmét.

Az eredmények megerősítették, hogy a JET kulcsszerepet játszott az utóbbi évtizedek fúziós kutatásaiban, amik majd elvezetnek egy biztonságos, alacsony szén-dioxid-kibocsátású és fenntartható energiaforrás kifejlesztéséhez a jövő számára. Sir Ian Chapman, a UKAEA vezérigazgatója azt mondta: „A JET olyan közel működött az erőművi körülményekhez, amennyire csak lehetséges egy mai berendezéssel, és az öröksége minden jövőbeli erőműre hatással lesz. Kritikus szerepe van abban, hogy közelebb hozzon minket egy biztonságos és fenntartható jövőhöz.”

A JET kutatási eredményei közvetlen következményekkel járnak nemcsak az ITER – a Dél-Franciaországban épülő fúziós reaktor – számára, hanem az Egyesült Királyság STEP prototípus erőművére, az európai demonstrációs erőműre (DEMO), és más globális fúziós projektekre, amelyek mind a biztonságos, alacsony szén-dioxid-kibocsátású és fenntartható energiatermelést célozzák a jövőben.

Pietro Barabaschi, az ITER főigazgatója, azt mondta: „A JET rendkívül hasznos volt az ITER előfutáraként: új anyagok tesztelésében, új komponensek innovatív fejlesztésében, és különösképpen a deutérium-trícium üzemanyaggal végzett fúziós kísérlek mérési adatainak előállításában. Itt elért eredmények közvetlen és jelentős hatással vannak az ITER projektre, igazolják, hogy jó irányba haladunk, és lehetővé teszik, hogy gyorsabban érjük el céljainkat. Személyes megjegyzésként szeretném hozzáfűzni, hogy számomra nagy megtiszteltetés volt néhány évig a JET-nél dolgozni, ahol sok kivételes embertől tanulhattam.”

A JET több mint négy évtizeden át játszott kulcsszerepet a fúziós program előmozdításában, jelképezve a nemzetközi tudományos együttműködést, a mérnöki kiválóságot és az elkötelezettséget a fúziós energiatermelés kiaknázására. A reaktorban lezajló folyamatok hasonlóak ahhoz, mely a Napot és a csillagokat is táplálják. A JET 2021-ben világrekordot állított fel, 2023-ban pedig 5 másodpercen keresztül tartó nagy teljesítményű fúziós energiatermelés lehetőségét demonstrálta. A JET első deutérium-trícium kísérletei 1997-ben zajlottak.

Advertisement

A berendezés átlép életciklusa végső szakaszába, amikor leszerelik és újrahasznosítják az arra alkalmas részeket. 2024 februárjában azonban egy ünnepséggel tisztelegnek majd az alapítók előrelátása és az együttműködés szelleme előtt melyek sikerre vitték a berendezést. A JET által elért eredmények – a jelentős tudományos mérföldkövektől az energetikai rekordok felállításáig – a létesítmény időtálló örökségét bizonyítják a fúziós technológia fejlődésének történetében. Hozzájárulása a fizikai és mérnöki tudományokhoz döntő szerepet játszott a fúziós energia fejlesztésének felgyorsításában, amely biztonságos, alacsony szén-dioxid-kibocsátású és fenntartható része lesz a világ jövőbeli energiaellátásának.

A fúziós energia üzemanyagáról

A deutérium bőségesen rendelkezésre áll, és kinyerhető a vízből. A trícium a hidrogén radioaktív változata, körülbelül 12 éves felezési idővel. A trícium előállítható például lítiumból.

Az utolsó deutérium-trícium kísérletekről (DTE3)

A deutérium és a trícium üzemanyaggal végzett kísérletek harmadik köre 2023 augusztus 31-től október 14-ig tartott hét héten keresztül. Három területre összpontosítottak: plazmafizika, anyagtudomány és neutron méréstechnika. A JET fúziós energia rekordja annak köszönhető, hogy sikerült megfelelő tapasztalatot szerezni a deutérium-trícium plazmák üzemeltetésében. Ezeket a kísérleteket elsősorban arra tervezték, demonstrálják azt az üzemmódot deutérium-trícium környezetben, ami berendezés falát érő hőterhelést minimálisra csökkenti. Ezek az eredmények kulcsfontosságúak lesznek az ITER plazma üzemmódjainak tervezéséhez.

Advertisement

40 év fúziós tudomány

A JET a világ eddigi legnagyobb és legsikeresebb fúziós kísérlete volt, az Európai Fúziós Program központi kutatóintézete. A JET a Culham-i UKAEA kampuszon található, ahol több mint 31 európai laboratórium együttműködése eredményeként üzemelt a EUROfusion konzorcium irányításával – európai szakértők, diákok és tudományos személyzet részvételével -, az Európai Bizottság társfinanszírozásával. 1983-as alapítása óta a JET áttörő eredményeket ért el a biztonságos, alacsony szén-dioxid-kibocsátású és fenntartható fúziós energiatermelés felé vezető úton, mely válasz lehet a világ jövőbeli energiaszükségleteire.

Működése során a JET kulcsfontosságú eredményeket szolgáltatott a fúziós plazma bonyolult viselkedéséről, lehetővé téve a tudósoknak az ITER, a nemzetközi fúziós kísérlet, és a DEMO, az európai fúziós közösség által jelenleg tervezett demonstrációs fúziós erőmű tervezését. Az európai együttműködésben felépített és közösen üzemeltett JET 2021 októberében az UKAEA tulajdonába került. Júniusban ünnepelte fennállásának 40. évfordulóját, és 2023 végén fejezte be tudományos működését.

A fúziós energia potenciálja

A fúzió, amely a csillagok, így a mi Napunk energiaforrása is, tiszta, alaperőművi energiaellátást ígér hosszú távon, kis mennyiségű üzemanyag felhasználásával, mely világszerte egyenletesen elérhető, illetve olcsó anyagokból előállítható.

Advertisement

A deutérium és a trícium az egyszerű hidrogén atom két nehezebb variánsa, azért választjuk ezeket üzemanyagnak, mert ezeknek a legkönnyebben megvalósítható földi körülmények között a egyesülése. A 150 millió Celsius-fokos hőmérsékleten a deutérium és a trícium fúzionál, és egy hélium atommag, illetve egy neutron keletkezik hatalmas energiafelszabadulás mellet, bármilyen üvegházhatású gázkibocsátás nélkül. A fúzió eredendően biztonságos, mivel az energiatermelés nem tud megszaladni, és nem termel hosszú felezési idejű, nagy aktivitású radioaktív hulladékot.

Forrás: Energiatudományi Kutatóközpont

Zöld Energia

Napelemek: nagy szükség lenne az otthoni energiatárolásra

Újabb napelemstopok jöhetnek, ha nem terjednek el kellően az otthoni akkumulátorok.

Létrehozva:

|

Szerző:

Hartvig Áron, a Cambridge Econometrics budapesti irodájának elemzője a G7 felületén mutatja be új kutatásukat. A szakértők azt vizsgálták, hogy a háztartási akkumulátorok bevezetése milyen hatással lehet a magyar villamosenergia-hálózatra, illetve miként alakulhat a számuk 2050-ig különböző támogatási programokat feltételezve.

Az elszámolási rendszer tavalyi megváltoztatása akkumulátor-telepítésre ösztönzi a napelemeseket, csakhogy az energiatárolók jelentős pluszköltséget jelentenek. Így támogatás nélkül nem, vagy sokkal lassabban térül meg egy háztartási napelem-beruházás, ez pedig jelentősen visszavetheti az otthoni napelemek terjedését. Az ellátórendszernek nagy szüksége lenne az akkumulátorokra, ezek nélkül később újabb napelemstopok jöhetnek – a hálózat kiegyensúlyozottsága már jó ideje központi probléma.

Ösztönzőleg hathat a 75,8 milliárdos napelemes-pályázat, amely a költségek 66 százalékát, legfeljebb 5 millió forintot fedez vissza nem térítendő támogatásként. A feltételek közé tartozik egy 4-5 kW-os napelemes rendszer és egy 7,5-10 kWh kapacitású tároló létesítése. A háztartási akkumulátorok egyébként Európa-szerte egyre népszerűek, 2022-ben 83 százalékkal nőtt telepítésük. Magyarországról nincs elérhető adat arról, hogy hány ilyen tároló üzemel, a jelenleg futó pályázaton mindenesetre maximum 15 160 projektet fognak támogatni.

Hartvig Áron szerint legújabb vizsgálatuk alapján elmondható, hogy az akkumulátorok elterjedését a beruházás megtérülése befolyásolja a leginkább. Mivel az energiatárolóval kombinált napelemes telepítés jóval drágább az egyszerű napelemes beruházásnál, fontos kiszámítani, hogy a projekt mennyi haszonnal jár.

Az a háztartás, amely energiatárolóval együtt telepít napelemet, úgy tudja csökkenteni a villanyszámláját, hogy ahelyett, hogy 5 Ft/kWh áron betáplálná a hálózatba a fel nem használt napenergiát, eltárolja és az esti órákban használja fel. Így az esti órákban, amikor már nem süt a nap, cserébe a legmagasabb az energiafogyasztás, nem kell a hálózatból villamos energiát vásárolnia 36,9 Ft/kWh áron, tehát kilowattóránként 31,9 forintot (a rezsicsökkentett villamosenergia-ár és a betáplálási ár különbsége) spórolhat a tárolással – írja a szakértő.

Nagyon kellene a támogatás

Advertisement

Mint kiemelte, amennyiben a következő napelem-pályázatok nem támogatják az energiatárolók telepítését, akkor a háztartási akkumulátorok nem terjednek el széles körben, tehát csak kis mértékben járulhatnak hozzá a rendszer rugalmasságához. A kutatási eredmények azt mutatják, hogy támogatás nélkül csak az otthonok 2,4 százaléka, nagyjából 66,2 ezer háztartás szereltetne be akkumulátort 2050-ig, ami igen alacsony a napelem-telepítési számokhoz képest. Mindez azt jelenti, hogy a tárolók a század közepére csupán 20 MW terhelést tudnának átvenni az esti csúcsidőszaki fogyasztásból.

A csapat azt is megvizsgálta, hogy mi lenne, ha 50 százalékos állami támogatás járna 2050-ig az akkumulátorok telepítésére. Ekkora mértékű támogatás mellett már több mint 900 ezer háztartási energiatároló kerülhetne a rendszerbe 2050-ig, ami összesen 4,1 GWh-nyi kapacitást jelentene.

Ez már elegendő ahhoz, hogy a háztartások villamosenergia-fogyasztását a napenergia termeléséhez igazítva az esti fogyasztási csúcsot napközbenre helyezzük át nyáron, és télen is jelentősen csökkentsük az esti csúcsot – emelte ki Hartvig Áron.

A szakértő szerint fontos, hogy az anyagi támogatáson kívül másképpen is kedvezőbbé lehet tenni a háztartási akkumulátorok létesítését. A mostani rendszerben a szolgáltató nem tesz különbséget a díjszabásban aközött, hogy az otthonok mikor fogyasztanak áramot, pedig napközben jelentősen olcsóbban lehet villamosenergiát előállítani az esti órákhoz képest. Mint kiemelte, az akkumulátorok megtérülési ideje jelentősen javulhatna egy csúcsidős árazási csomaggal, hasonló díjrendszerek egyes országokban, így Ausztráliában már elérhetőek.

A háztartások emellett úgy javíthatják a napelemes beruházás megtérülését, ha növelik az energia közvetlen felhasználását. Erre jó módszer, ha a háztartási gépek használatát a napos időszakokra időzítik.

Advertisement
Tovább olvasom

Ezeket olvassák

© 2022 zoldtrend.hu | Minden jog fenntartva!