To μέλλον της ενέργειας χωρίς άνθρακα

Ζούμε μια στιγμή που οι επιστήμονες ονειρεύονται για πάνω από μισό αιώνα. Η Εθνική Εγκατάσταση Ανάφλεξης (NIF) των ΗΠΑ κατέρριψε τον μακροβιότερο στόχο στην αναζήτηση ενέργειας χωρίς άνθρακα από τη σύντηξη, την πυρηνική διαδικασία που τροφοδοτεί τα αστέρια.

Οι ερευνητές του NIF χρησιμοποίησαν το πιο ισχυρό λέιζερ στον κόσμο για να εκτοξεύσουν 2,05 μεγατζάουλ (ΜJ) ενέργειας σε μια κάψουλα καυσίμου υδρογόνου μεγέθους χιλιοστού. Φτάνοντας σε θερμοκρασίες πολλαπλάσιες από αυτές που συναντώνται στον πυρήνα του Ηλιου και σε πιέσεις 300 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερες από αυτές που συνήθως παρατηρούνται στη Γη, ένα κύμα πυρηνικών αντιδράσεων διέσχισε το καύσιμο σύντηξης, απελευθερώνοντας 3,15 MJ ενέργειας σύντηξης – 1,1 MJ περισσότερη από αυτή που εισήχθη – μέσα σε μερικές δεκάδες νανοδευτερόλεπτα.

Δεν είναι συναρπαστικό λόγω της απόλυτης ενέργειας που απελευθερώθηκε – αυτή ήταν μικρή, αρκετή μόνο για να λειτουργήσουν δύο ή τρεις βραστήρες. Και δεν είναι καν συναρπαστικό εξαιτίας κάποιας νέας φυσικής: οι ειδικοί της σύντηξης υποστηρίζουν εδώ και καιρό ότι χρειάζεται απλώς ένα σφυρί συγκεκριμένου μεγέθους για να επιτευχθεί το αποτέλεσμα και ο NIF υποχρεώθηκε ανεβάζοντας σημαντικά την ενέργεια του λέιζερ. (Τούτου λεχθέντος, η φυσική ακρίβεια πίσω από αυτό το μηχάνημα είναι εκπληκτική: ένα μικρό σφάλμα 0,1% στον συγχρονισμό της ενέργειας του λέιζερ μπορεί να υποβαθμίσει τις συνθήκες που απαιτούνται για τη σύντηξη κατά 50%).

Ολο αυτό είναι συναρπαστικό επειδή πρόκειται για την πρώτη επιστημονική απόδειξη ότι η σύντηξη μπορεί να παράγει περισσότερη ενέργεια απ’ όση εισέρχεται, γνωστή και ως «καθαρό κέρδος ενέργειας». Αν οι αριθμοί επαληθευτούν, το πείραμα παρήγαγε 54% περισσότερη ενέργεια από όση εισήχθη σε αυτό. Η απελευθέρωση ενέργειας μέσω αντιδράσεων σύντηξης δεν είναι ασυνήθιστη στο ευρύτερο Σύμπαν: ο Ηλιος παράγει 4 δισ. κιλά καθαρής ενέργειας από αντιδράσεις σύντηξης κάθε δευτερόλεπτο. Ομως, παρά τις δεκαετίες ελπίδων που έχουν εναποτεθεί στη σύντηξη ως καθαρή και άφθονη πηγή ενέργειας στη Γη, κανείς δεν έχει δείξει ποτέ ότι μπορεί να απελευθερώσει περισσότερη ενέργεια από όση χρειάζεται για την ενεργοποίησή της – κάτι θεμελιώδες για μια πηγή ενέργειας. Δηλαδή, μέχρι τώρα.

Τι σημαίνουν όλα αυτά; Η ζωή μας μπορεί να γίνει καλύτερη με πολλούς τρόπους. Ως πλανήτης, χρειαζόμαστε ενέργεια. Η πυρηνική σχάση και οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι μέρος αυτής της ιστορίας, αλλά αν η τεχνολογία μπορεί να τελειοποιηθεί, η σύντηξη θα προσφέρει ενέργεια χωρίς άνθρακα για όλους στον πλανήτη για χιλιάδες, πιθανώς εκατομμύρια, χρόνια. Δεν δημιουργεί ραδιενεργά απόβλητα μακράς διάρκειας, και δεν υπάρχει πιθανότητα τήξης όπως στο Τσερνόμπιλ και στη Φουκουσίμα. Η σύντηξη θα συμπλήρωνε τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας παρέχοντας ενέργεια, ανεξαρτήτως καιρικών συνθηκών, ενώ θα καταλάμβανε ελάχιστη πολύτιμη γη. Το στοίχημα λοιπόν είναι μεγάλο – γι’ αυτό και οι επιστήμονες και οι μηχανικοί ασχολούνται με αυτό εδώ και δεκαετίες. Η παραγωγή αστρικής ενέργειας στη Γη δεν είναι πλέον ένα όνειρο.

Φυσικά, αυτό δεν σημαίνει ότι η ενέργεια σύντηξης που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε είναι ακόμη πραγματικότητα. Πρόκειται για ένα και μοναδικό αποτέλεσμα σε ένα μοναδικό πείραμα. Για μια εμπορικά βιώσιμη μονάδα μένει να ξεπεραστούν μηχανικές και οικονομικές προκλήσεις, όπως η πυροδότηση του λέιζερ 10 φορές το δευτερόλεπτο, αντί για μία φορά την ημέρα. Υπάρχει ακόμη μακρύς δρόμος μεταξύ αυτού του πειραματικού αποτελέσματος και ενός εργοστασίου παραγωγής ενέργειας.

Ετσι, αυτό το εκπληκτικό επίτευγμα μπορεί να φαίνεται ότι δεν μας φέρνει πολύ πιο κοντά στο να γίνει η ενέργεια σύντηξης διαθέσιμη άμεσα. Εμμεσα, ψυχολογικά, το αποτέλεσμα μοιάζει με σάλπισμα: γνωρίζουμε τώρα ότι η σύντηξη για ενέργεια είναι εφικτή. Η γνώση αλλάζει τα πάντα, συμπεριλαμβανομένου του πόσο πρόθυμοι θα είναι όλοι, από τις κυβερνήσεις μέχρι τους επιχειρηματίες, να επενδύσουν. Με περισσότερους πόρους, μπορούν να επιδιωχθούν υψηλότερα κέρδη στην ενέργεια και είναι πιθανό να τεθεί σε κίνηση ένας ενάρετος κύκλος ανάπτυξης.

Ο δρ Αρθουρ Ταρέλ είναι ειδικός στη Φυσική του Πλάσματος και συγγραφέας του βιβλίου «The Star Builders» που μελετά την πυρηνική σύντηξη και τον αγώνα δρόμου για ενέργεια στον πλανήτη