Témata
Reklama

Atomem proti žízni

09. 12. 2015

Odsolování vody, na němž jsou závislé miliony lidí po celém světě, je energeticky náročný proces. Vhodným řešením by mohly být kogenerační jednotky napojené na malé a střední jaderné reaktory, které budou dodávat nejen elektřinu, ale i potřebné teplo.

Průměrný obyvatel Prahy otočí kohoutkem až dvacetkrát denně a spotřebuje 106 litrů vody. Fakt, že pitnou vodu v nejvyšší kvalitě má k dispozici dnem i nocí, si už ani neuvědomuje. Až dvě miliardy lidí na naší planetě však podle odhadů Světového ekonomického fóra bezpečný a trvalý přístup k vodě nemají. Jinde běžná komodita je pro ně nedostižný luxus. Mnoho z nich přitom žije v oblastech, kde je paradoxně vody dost – jenže té slané. Aby z ní vznikla čirá a pitná tekutina, musí se odsolovat. Dvě třetiny z celkem 15 tisíc světových odsolovacích zařízení k tomu používají metodu takzvané zpětné osmózy, kdy se slaná voda elektrickými pumpami pod velkým tlakem tlačí přes polopropustnou membránu a tím se čistí. Zbytek úpraven pracuje na principu několikanásobné destilace.

Reklama
Reklama
Reklama
JE Kudankulam denně vyrobí přes 20 GWh elektřiny a odsolí 7 200 m3 mořské vody.

Obě metody mají ale jednu nevýhodu – jsou energeticky náročné. Mezinárodní agentura pro atomovou energii (IAEA) spočítala, že na výrobu tisíce litrů vody pomocí osmózy je zapotřebí až 6 kWh elektrické energie. Destilační cyklus si vyžádá elektřiny zhruba polovinu. K tomu ale dalších minimálně 40 kWh tepelné energie, která je nutná k ohřevu kapaliny na bod varu. Odsolovací jednotky jsou proto připojeny na malé elektrárny, které jsou poháněny fosilními palivy. Nejčastěji plynem, ropou nebo uhlím. Tedy neobnovitelnými zdroji, které je nutné přivádět produktovody nebo vozit nákladními vlaky a loděmi.

Již před půl stoletím, kdy začala éra obřích průmyslových úpraven slané vody, se proto počítalo s tím, že by stálý přísun energie mohly zajišťovat jaderné reaktory, které hospodaří s vlastním zdrojem energie. V roce 1973 byla poblíž tehdejšího sovětského města Ševčenko (dnes kazašský Aktau) uvedena do provozu odsolovací stanice napojená na rychlý množivý reaktor typu BN-350. Zařízení poháněné atomem s denním výkonem 80 milionů litrů vody pracovalo celé čtvrtstoletí, než bylo v roce 1998 definitivně odstaveno. S odsolovacími jednotkami o menším výkonu, které jsou součástí jaderných elektráren, má zkušenost také Japonsko, Indie, Pákistán nebo Čína.

Jádro je opět ve hře

Ještě před deseti lety se vážněji nepočítalo s tím, že by v továrnách na pitnou vodu mohla atomová energie nahradit fosilní paliva. Jenže v souvislosti s nejasným vývojem cen za neobnovitelné zdroje a celosvětovou snahou o redukci emisí oxidu uhličitého se opět hledají cesty, jak vrátit atom do hry. Nejde jen o sázku na spolehlivý zdroj energie bez uhlíkové stopy. Odsolování pomocí atomové energie obstojí i ekonomicky. Studie IAEA z roku 2006 došla k tomu, že tisíc litrů vody lze pomocí jádra vyrobit v rozmezí padesáti a 100 amerických centů. Pro srovnání – Izrael, který je ze 40 procent závislý na odsolené vodě, ji vyrábí v průměru za 58 centů za m3, v Singapuru se náklady na odsolení stejného množství vody pohybují kolem padesáti centů.

JE Búšehr kromě výroby elektřiny také odsoluje vodu z Perského zálivu.

Comeback propojení jaderných elektráren s odsolovacími továrnami plánuje ruský koncern Rosatom. Letos v únoru podepsalo Rusko dohodu s Egyptem, podle níž má v chystané jaderné elektrárně al-Dabá, kterou staví Rosatom, vzniknout také odsolovací jednotka. O podobné propojení jaderné energie s výrobou čisté vody se zajímá také Írán, Rosatom má za sebou i první kolo sondovacích rozhovorů se Saúdskou Arábií, která provozuje v Rás al-Chajr vůbec největší odsolovací stanici na světě. Odsolovací stanice funguje na indické JE Kudankulam se dvěma reaktory VVER - 1000. Její první blok byl uveden do provozu v loňském roce. Tato stanice zajištuje potřebu sladké vody nejen v  samotné elektrárně, ale také v okolních vesnicích a obcích.

Nový projekt chystají i Američané. Provozovatel jaderné elektrárny v kalifornském Diabolo Canyon letos v srpnu podepsal smlouvu se zastupiteli města San Luis Obispo na dodávku odsolené vody, kterou reaktory využívají v terciárním chladicím okruhu.

Nejen elektřina, ale i teplo

Kromě reaktorů o velkém výkonu se jako perspektivní jeví také malé a střední jaderné elektrárny. Jejich výhodou je lepší kogenerace, kdy se využívá nejen vyrobená elektřina, ale též odpadní teplo vzniklé chlazením reaktorů. „Malé reaktory se mohou stát klíčem k rozvoji čistých odsolovacích technologií založených na jaderné energii,“ konstatuje loňská zpráva amerického Ústavu pro atomovou energii (NEI).

Rosatom počítá s tím, že nové využití nalezne původně vojenský reaktor typu KLT-40, s nímž se počítá pro plovoucí jaderné elektrárny. První z nich, umístěná na lodi Akademik Lomonosov, by měla u břehů Kamčatky zakotvit již na podzim příštího roku. Rusko již zkušenosti s využitím malých reaktorů pro odsolování vody má – na každém jaderném ledoborci, který provozuje společnost Rosatomflot (jediná flotila jaderných ledoborců na světě), jsou jaderné reaktory používány zároveň pro odsolování vody, která je nezbytná pro potřeby posádky a turistů.

Malé a střední reaktory, které by tvořily společnou jednotku s odsolovacím cyklem, vyvíjí také Jižní Korea, Argentina a Čína. Poptávka po takových zařízeních by podle odhadů měla stoupat. Loňská studie OSN předpovídá, že v roce 2025 bude na odsolování závislých 14 procent světové populace. O důvod víc, proč dát větší prostor dosud opomíjené technologii založené na využití energie z atomu.

Nadějné projekty reaktorů pro odsolování


Pro zvětšení klikněte na tabulku.

Zdroj: IAEA

Redakčně upraveno.

zuzana.zidlicka@mmspektrum.com

Reklama
Související články
Made in Česko: Kde rostou srdce laserů

Že se dá pěstovat kdeco, je jasné – žampiony ve sklepě počínaje a vzácnou orchidejí konče. A není vůbec vyloučeno, že se snadno stanete světově proslulými pěstiteli. Stačí, aby vaše orchidej chytila nějak výjimečnou, netypickou barvu nebo byla větší než jiné, a je to, budete v novinách a stanete se světově známým pěstitelem. Existuje však jedno pěstování, které na hobby úrovni realizovat a dosáhnout v něm světového věhlasu nelze. Jde o pěstování monokrystalů pro vědu, výzkum, inovace a průmysl.

Made in Česko: Bezpečné bezdrátové spojení pro všechny

Prognózy, které se týkají internetu věcí (IoT) a průmyslového internetu věcí (IIoT), se mění stejně rychle jako možnosti této technologie samy. Už v roce 2008 bylo na světě víc připojených zařízení než lidí a odborníci ze Světového ekonomického fóra (WEF) tvrdí, že do roku 2025 bude 41,6 miliardy zařízení zachycovat data o tom, jak žijeme, pracujeme, pohybujeme se, jak fungují naše zařízení, stroje.

Profesor Přemysl Pokorný 80

V prosinci tohoto roku se prof. Přemysl Pokorný dožívá významného životního jubilea 80 let. V roce 1966 dokončil studia v oboru Strojírenská technologie na VŠST v Liberci. Po krátkém působení v průmyslové praxi zahájil v roce 1968 svoji akademickou kariéru na Fakultě strojní VŠST v Liberci, později TUL.

Související články
Stroje v pohybu:
Divoká jízda sondy Pathfinder

Sonda Mars Pathfinder, která 4. července 1997 přistála na rudé planetě, se může pyšnit několika prvenstvími. Třeba tím, že šlo o první mimozemský výsadek masově sledovaný uživateli internetu. Nebo tím, že jako první dopravila na Mars kolové průzkumné vozidlo, rover Sojourner.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Stroje v pohybu: Protipožární letadlo

Uprostřed letošního léta byl národní park České Švýcarsko zasažen rozsáhlým lesním požárem, proti němuž zasahovali hasiči z celé republiky. Velké pozornosti se v této souvislosti dostalo mimo jiné protipožárním letadlům Canadair CL-415, zapůjčeným z Itálie. Pojďme si tento letoun blíže představit.

Profesor Stanislav Hosnedl 80

V říjnu tohoto roku se prof. Stanislav Hosnedl dožívá významného životního jubilea 80 roků. V roce 1964 dokončil studia v oboru Konstrukce obráběcích strojů na VŠSE FST v Plzni. Roku 1984 získal vědecko-akademický titul CSc., který po revoluci, později v roce 1990, obhájil také na ČSAV Praha. V roce 1992 se habilitoval a konečně v roce 2002 byl jmenován profesorem pro obor Strojní inženýrství.

Stroje v pohybu: Raketa, která změní svět

Americký podnikatel Elon Musk se od založení své firmy SpaceX v březnu 2002 netají tím, že jeho dlouhodobým cílem je kolonizace Marsu člověkem. Již letos přitom plánuje uskutečnit premiérový start orbitální rakety Starship, která mu má tento cíl pomoci splnit.

Stroje v pohybu:
Fotoprůzkumné družice

Za druhé světové války přinášely informace z fronty filmové týdeníky, při první válce v Perském zálivu vysílala živě CNN z bombardovaného Bagdádu – a nyní na Ukrajině má veřejnost poprvé v historii k dispozici prakticky v reálném čase družicové snímky. Navíc neskutečné kvality. Každopádně jde o materiál, který umožňuje potvrdit, nebo naopak vyvrátit mnohá tvrzení válčících stran.

Stroje v pohybu:
Jak uhasit letadlo

Pozoruhodný stroj, který vám v tomto článku představíme, se pohybuje na šesti kolech a setkáte se s ním nejčastěji v prostoru letiště. Jde o speciální zásahové vozidlo hasičů. Kombinovaný hasicí automobil Rosenbauer Panther 6 x 6 je tři metry široký a téměř 12 metrů dlouhý, váží až 36 tun a ve výbavě má dlouhé teleskopické rameno. Dva tyto vozy slouží na letišti v Praze-Ruzyni.

Profesor Zdeněk Kolíbal 80

V dubnu tohoto roku se prof. Zdeněk Kolíbal dožívá významného životního jubilea 80 roků a zároveň i krásného a úctyhodného 55letého výročí svatby se svou milovanou ženou Aničkou. Tento strojírenský matador však neměl být původně strojním inženýrem, nýbrž elektroinženýrem, ale po maturitě v r. 1959 na jedenáctileté střední škole mu byly zakázány všechny vysoké školy a byl určen pro převýchovu jako dělník do Zetoru – ZKL Brno-Líšeň, kde ho v 17 letech nasadili do třísměnného provozu kalírny tohoto závodu.

Stroje v pohybu: Velký ocelový krtek

Tentokrát se za pohyblivými stroji vypravíme pod zem. Představíme vám stroje, které dokážou účinně, rychle, bezpečně a bez použití trhacích prací prorazit tunel a zároveň postavit jeho ostění. Jde o plnoprofilové razicí stroje, označované zkratkou TBM (Tunnel Boring Machines). Česky se tento způsob ražby nazývá „technologie mechanizovaného tunelování“.

Stroje v pohybu:
Webbův teleskop ve vesmíru

Pětadvacátého prosince loňského roku odstartovala z evropského kosmodromu ve Francouzské Guyaně raketa Ariane 5, v jejímž nákladovém prostoru byl na svou misi připraven vesmírný dalekohled Jamese Webba. Právě začala nová etapa poznávání vesmíru. Vědci si od ní slibují nové informace o vzniku vesmíru, černých dírách a temné hmotě.

Stroje v pohybu: Let kolem Měsíce

Právě začíná další významná etapa výzkumu vesmíru. Z kosmodromu NASA v Kennedyho vesmírném středisku na Floridě odstartuje raketa SLS s vesmírnou lodí Orion k letu Artemis 1. Půjde o let bez posádky. Během třítýdenní mise se loď Orion dostane na oběžnou dráhu kolem Měsíce a vrátí se zpět na Zemi.

Stroje v pohybu – Pražská mobilní zvonohra

Tentokrát vám představíme stroj veskrze zvláštní a jedinečný. Vlastně jde o hudební nástroj. Je to však takový nástroj, jehož schopnost hýbat se je jen velmi obtížně představitelná, i když má v názvu slovo „mobilní“. Je to totiž zvonohra, jejíž hlavní součástí je soubor 57 zvonů. Jen samy zvony váží dohromady bezmála pět tun, hmotnost celého nástroje je 12 000 kg. Takový kolos byste čekali spíš v mohutných zdech chrámové věže než na korbě nákladního automobilu.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit