Maria Gunther: Vilket bränsle ska ge framtidens el?

Fusionsenergi: Framtidens rena kraftkälla tar långsamt form

I fossila bränslen finns koncentrerad solenergi som skapades för miljontals år sedan genom fotosyntesen. När vi förbränner dessa bränslen frigörs koldioxid och andra växthusgaser som bidrar till den globala uppvärmningen – ett faktum som tvingar mänskligheten att söka alternativa energikällor.

De förnybara alternativen kommer dock med sina egna utmaningar. Vattenkraft kräver omfattande ingrepp i naturen genom dammar och uppdämda vattendrag. Riskerna vid ett dammbrott kan vara katastrofala för både människor och miljö i närområdet.

Sol- och vindkraft behöver stora landområden och medför miljöbelastningar i form av gruvdrift för att utvinna sällsynta jordartsmetaller och andra nödvändiga material. Dessutom är dessa energikällor intermittenta – de producerar endast energi när vädret tillåter. Detta kräver lagringskapacitet, oftast i form av batterier, vilket i sin tur medför ytterligare miljöpåverkan genom gruvdrift och hantering av giftiga ämnen.

Kärnkraft, å andra sidan, innebär risker för olyckor och producerar radioaktivt avfall som måste förvaras säkert under tiotusentals år. Dessutom kräver den uranbrytning som orsakar egna miljöproblem.

Men finns det ett bättre alternativ? En energikälla som är ren, ekonomiskt fördelaktig, säker, väderoberonde och inte genererar växthusgaser eller långlivat farligt avfall?

Sedan 1950-talet har fysiker sett fusionsenergi som en potentiell lösning – den heliga graalen inom energiproduktion. Fusion är den process som driver vår sol, där väteatomer slås samman och bildar helium, vilket frigör enorma mängder energi i form av värme och ljus. Utan denna process skulle inget liv existera på jorden.

Utmaningen ligger i att tämja denna process på jorden. Atomkärnor är positivt laddade och stöter naturligt bort varandra. Det krävs därför extremt hög energi för att övervinna denna repulsion och få kärnor att smälta samman. Hittills har kontrollerad fusion i stor skala endast uppnåtts i vätebomber.

Utvecklingen av praktiskt användbar fusionsenergi har varit en långsam process sedan de första experimenten genomfördes i mitten av förra seklet. Under senare år har dock betydande framsteg gjorts.

Ett genombrott kom i augusti 2021 när forskare vid National Ignition Facility (NIF) i Livermore, Kalifornien, för första gången lyckades få vätekärnor att fusionera och producera energi med hjälp av världens största laser. Metoden är dock inte direkt tillämpbar för kommersiell elproduktion.

Ytterligare framsteg har uppnåtts vid forskningsanläggningen Joint European Torus (JET) nära Oxford i Storbritannien, där flera nya fusionsrekord har slagits. JET påbörjades redan 1978 och är en så kallad tokamak – samma typ av fusionsreaktor som den betydligt större ITER-anläggningen som nu byggs i Frankrike.

ITER representerar ett internationellt samarbete för att skapa en fusionsreaktor i full skala. Enligt nuvarande tidsplan ska anläggningen börja med fusionsexperiment först 2039, vilket innebär att kommersiell fusionskraft sannolikt ligger minst några decennier framåt i tiden.

Trots den långa utvecklingsperioden fortsätter fusionsenergi att locka forskare och investerare, eftersom potentialen är enorm. Fusion använder deuterium (en väteisotop) som kan utvinnas ur vanligt havsvatten, vilket gör bränsletillgången närmast obegränsad. Reaktionerna producerar inte växthusgaser och det radioaktiva avfallet har mycket kortare halveringstid än det från konventionella kärnkraftverk.

Flera privata företag har också gett sig in i kapplöpningen om att utveckla fusionsreaktorer, med hopp om att kunna förkorta tidshorisonten. Med ökade investeringar och teknologiska framsteg finns hopp om att kommersiell fusionsenergi kan bli verklighet tidigare än förväntat.

För närvarande förblir fusion dock primärt en forskningsfråga, och världen måste fortsätta att utveckla och förbättra befintliga förnybara energikällor för att möta de omedelbara klimatutmaningarna. Men om forskningen lyckas tämja fusionskraften kan den innebära en revolution för vår energiförsörjning – ren, säker och närmast obegränsad energi för framtida generationer.