Prakticky všechny světové velmoci mají konkrétní plány na rozvoj jaderné energetiky, její růst přitom je ovšem stále pomalý. Pomůže jí nástup umělé inteligence?
V Česku má jaderná energetika silný tábor příznivců a rozhodnutí o stavbě dalších reaktorů vázlo na všem možném, rozhodně však ne na odporu veřejnosti.
Její pověst se zlepšuje i v jiných státech světa. Až překvapivě silnou podporu měl dokonce u německé veřejnosti nápad, že by země své jaderné reaktory neodstavila podle záměru odsouhlaseného po fukušimské tsunami. Na letošním klimatickém summitu v Baku byla jaderná energie v pozici „vycházející hvězdy“, charakterizoval situaci americký deník The New York Times.
Mění se i postoj politiků celé řady zemí. I Česko podepsalo záměr kapacitu jaderných elektráren do roku 2050 ztrojnásobit. Důležitější než podpis malé evropské země na dosti nekonkrétní a nezávazné dohodě jsou Spojené státy, kde končící Bidenova administrativa přijala poměrně konkrétní plán, jak by se dalo dosáhnout cíle, který by mohl získat podporu od obou politických stran v USA. Řada jiných států tak jasnou představu nemá.
Pokud plán bude doprovázet dostatečná finanční injekce, tak silná ekonomika, jako mají Spojené státy, může obor pomoci hodně „rozjet“. Zvláště když v druhé největší ekonomice — v Číně — má jádro výraznou podporu už dnes a tamní program budování jaderných zdrojů je v tuto chvíli jasně největší na světě.
Příklad Číny ovšem zároveň velí k opatrnosti. Ukazuje, že jaderná energetika má svá specifika, kvůli kterým by i její fanoušci měli svá očekávání alespoň prozatím krotit.
Rychleji by to nešlo?
Začneme ale celosvětovým pohledem: obor je víceméně stabilizovaný, ale neroste — a přitom spotřeba energie ve světě se jen a jen zvyšuje. Celkový podíl jaderných elektráren na výrobě elektřiny tak v roce 2023 klesl a klesne i letos.
V roce 2023 přibyl do provozu jediný reaktor a výroba elektřiny z jádra se zvýšila i díky tomu, že „naskočila“ v roce 2022 do velké míry odstavená francouzská jaderná flotila.
V posledním desetiletí se podíl jádra pohyboval mezi 10 a 11 %, v roce 2022 poprvé po 40 letech klesl pod hranici 10 % a tam zůstává. V roce 2022 činil 9,15 %, v roce 2023 to bylo 9,11 %. Maximum přitom bylo 17,5 % v roce 1996.
Není to ovšem tím, že by se v jaderných elektrárnách produkovalo méně elektřiny. Může za to neutuchající růst potřeby lidstva. Jiné zdroje, a to nejen ty obnovitelné, ale i na fosilní paliva, vyrábějí v absolutních číslech podstatně více elektřiny než v předchozích letech a desetiletích.
Jaderná energetika na nárůst poptávky zatím nedokázala ve světovém měřítku reagovat. A nečeká se ani, že by se situace změnila v brzké budoucnosti.
Různé scénáře vývoje energetiky do roku 2050 počítají s tím, že podíl jádra na výrobě elektřiny by se mohl v polovině tohoto století pohybovat mezi 7—9 %, a to i přesto, že reaktorů má podle všech odhadů přibývat. Spotřeba elektřiny ale podle odhadů dál poroste výraznějším tempem než nové jaderné elektrárny. Týká se to i premianta ve stavbě nových bloků, totiž Číny.
V této zemi pokrývají jaderné bloky pouze zhruba 5 % celkové výroby elektřiny, byť v provozu je 55 reaktorů s průměrným stářím kolem 9 let. Ve stavbě je dalších 23, což je zhruba 40 % všech nově stavěných reaktorů, a tedy bezkonkurenčně nejvíc na světě.
A protože se i velké reaktory daří v Číně obecně zprovozňovat obvykle podle plánu, nebo jen s malým zpožděním, každý rok bude přibývat několik dalších bloků. Plány počítají s 6—8 novými bloky ročně i v příštích desetiletích.
I tak jde ovšem o běh na velmi dlouhou trať. Přestože Čína předstihla Francii a provozuje už druhou největší flotilu reaktorů na světě, ani zdaleka to nestačí na nahrazení nejdůležitějšího tamního zdroje pro výrobu elektřiny, tedy uhlí. Nejenže více než polovinu výroby elektřiny zajišťuje právě uhlí, uhelné zdroje se stále také stavějí rychlejším tempem než jaderné.
V posledních letech tak právě elektráren na uhlí přibývalo několikanásobně vyšším tempem než jaderných. V roce 2023 bylo zapojeno do čínské soustavy více než 40 GW výkonu v uhlí, a to i po odečtení odstavených zdrojů. Kapacita nově do provozu uvedených obnovitelných zdrojů solárních a větrných přesáhla 400 GW. V „jádru“ přibyl zhruba 1 GW.
Proč to nejde
Čína byla přitom v posledních letech vlastně jedinou zemí na světě, která dokázala svůj jaderný program dodržovat z pohledu rychlosti stavby i ceny. Se stavbou reaktorů má nyní výrazně větší praktické zkušenosti než jakákoliv jiná země na světě, a je tedy v nejlepším postavení, aby svůj jaderný program mohla rozšiřovat.
Přesto v její honbě za energií a také v plánovaném přechodu k nízkoemisním zdrojům nehraje jaderná energie hlavní roli, ale spíše roli podpůrnou.
Důvodů, proč to nejde rychleji, je vícero. Jedním je skutečnost, že jde prostě o složitou oblast.
Jaderná energetika je vysoce specializovaným oborem s vysokými požadavky na bezpečnost a přesnost. Vyžaduje experty na technologie, bezpečnost, regulace a provoz. Vzdělání takových odborníků trvá roky a zahrnuje nejen teoretické znalosti, ale také praktické zkušenosti, které není možné získat jinak než přímo v odvětví.
Po desetiletích stagnace se navíc mnoho zkušených odborníků blíží důchodovému věku, zatímco mladší generace zatím nemají dostatek příležitostí nebo motivace do tohoto oboru vstupovat. Jde navíc o globální problém, což znamená, že státy mezi sebou často soupeří o omezené množství kvalifikovaných adeptů.
Roli hrají pochopitelně i peníze. Elektřina z „jádra“ je v dlouhodobém měřítku často velmi levná, ovšem stavba takového bloku je obrovským projektem vyžadujícím spoustu peněz hned do začátku, na rozdíl například od fosilních zdrojů energie, kde se náklady rozloží postupně do dlouhé doby, jak podnik nakupuje uhlí či plyn.
To znamená, že je potřeba zajistit stovky miliard korun ještě předtím, než elektrárna vůbec začne vyrábět elektřinu. Navíc se často stává, že se projekty protahují a stavba se prodražuje, což investory pochopitelně znervózňuje.
Např. větrnou nebo solární elektrárnu lze postavit rychleji a za méně peněz, takže investoři vidí rychlejší návratnost vložených prostředků. Jaderná elektrárna sice může vyrábět elektřinu desítky let za nízké náklady, ale cesta k tomu je z investičního pohledu velmi dlouhá a náročná.
„Jádro“ nabízí i řadu výhod, kterých si trh vlastně neváží. A to nemyslíme jen nízkou produkci uhlíku nebo stabilitu dodávek bez ohledu na počasí, ale také například skutečnost, že zabírá vzhledem ke své výrobě energie velmi malou plochu. Nejde přitom jen o povrchové lomy, ale pochopitelně třeba také o prostor pro fotovoltaiku nebo větrné elektrárny. Tyto a další přínosy ovšem cena elektřiny na trzích vlastně nijak nezohledňuje.
Pochopitelně má také své nevýhody, do kterých je třeba zahrnout i nenulové riziko katastrofální havárie, byť je extrémně nízké. V praxi je jaderná elektrárna dokonce jedním z nejbezpečnějších zdrojů energie. Pořadí je poněkud nejisté, ale jádro je rozhodně na špici.
V oboru přesto v poslední době sílí optimismus, že růst přijde, byť třeba nebude nikdy tak explozivní jako u obnovitelných zdrojů. Jaderná energetika však flirtuje s novým zákazníkem, jehož poptávka po stabilním a výkonném zdroji energie má raketově růst a obnovitelné zdroje jeho nároky rozhodně neuspokojí.
Zachrání to AI?
Zatím asi nejvýraznějším příkladem tohoto trendu byla zpráva o plánovaném znovuotevření neblaze proslulé jaderné elektrárny Three Mile Island. Právě v ní v roce 1979 došlo k roztavení jaderné zóny v jednom ze dvou reaktorů elektrárny, které jadernou energetiku v západním světě připravilo o velkou část popularity u veřejnosti.
Provozovatel zvažuje, že by elektrárnu otevřel pro potřeby společnosti Microsoft. Ta počítá s dalším rychlým růstem své flotily datových center, pro něž musí najít spolehlivý, dostatečně levný a ideálně bezemisní zdroj. Zájem Microsoftu souvisí s rozvojem „umělé inteligence“ (AI — artificial intelligence), přesněji řečeno velkých jazykových modelů.
Velké IT společnosti počítají s tím, že výkony a ekonomický přínos AI v dohledné době ještě velmi výrazně porostou. Modely dosahují lepších výkonů především tím, že jsou větší a větší. Obecně platí, že čím větší model, tím více dat potřebuje pro trénování a tím více výpočetního výkonu a energie vyžaduje.
Schopnosti modelů tedy přímo souvisejí s jejich velikostí, což vede k exponenciálnímu růstu nároků na výpočetní techniku, a tedy i spotřebu energie. A protože deklarovaným cílem velké části oboru je vývoj v podstatě s lidmi srovnatelné nebo výkonnější inteligence, ke které je stále dosti daleko, obecně se předpokládá, že spotřeba elektřiny pro tyto účely může růst exponenciálně.
Pro představu jeden nedávný odhad: podle výsledků jedné odborné studie by AI mohla do roku 2027 využít 0,5 % celosvětové spotřeby elektřiny, což je zhruba dvojnásobek spotřeby České republiky. Analytici banky Goldman Sachs odhadli, že datová centra by mohla v roce 2030 představovat zhruba 8 % spotřeby elektřiny v USA, zatímco dnes to jsou zhruba 3 %.
Jde samozřejmě o velmi nejisté odhady, potenciál AI je v tuto chvíli neznámý. Vývoj může nabrat rychlost, nebo se naopak velmi rychle zastavit. A ekonomický dopad těchto nástrojů se odhaduje ještě hůře.
To ovšem nemění nic na tom, že firmy, které na AI sází, v tuto chvíli projevují o jadernou energii zájem.
Třeba společnost Google pro potřeby napájení svých datových center uzavřela partnerství s firmou Kairos Power za účelem využití malých modulárních reaktorů (SMR).
Také Amazon sází na rozvoj malých reaktorů ve třech samostatných projektech. V americkém státě Washington spolupracuje s Energy Northwest na výstavbě čtyř reaktorů s kapacitou 320 MW, která se může rozšířit až na 960 MW. Další projekty zahrnují partnerství s X-energy a Dominion Energy ve Virginii, kde má být vybudováno nejméně 300 MW kapacity. Kromě toho Amazon investuje 650 milionů USD do datového centra v Pensylvánii, pro které by měly energii dodávat tamní jaderné elektrárny s prodlouženým provozem.
V přehledu zpráv je ale snadné ztratit ze zřetele měřítko změn — a proto jsme mluvili o „flirtu“. Velké IT společnosti sice produkují dobře znějící tiskové zprávy, ale v globálním měřítku zatím oznámené projekty žádnou zásadní změnu nepřinesou.
Většina projektů by se měla podle plánů spustit až ve 30. letech, pokud se termíny podaří dodržet. Většinou jde navíc o malé reaktory s výkony řádově ve stovkách megawattů. Celkově je nepravděpodobné, že by i v případě úspěchu vedly ke spuštění více než několika gigawattů jaderné kapacity.
Na podobu celkového energetického mixu budou mít tedy dopad spíše symbolický. Slibovaná jaderná renesance tak ani po dekádách stále z mlhavých příslibů budoucnosti do přítomnosti nevykročila.