Kara un klimata izaicinājumi

Apvienotās Karalistes premjerministrs pagājušajā nedēļā sacīja, ka viņš varētu apsvērt iespēju pāriet uz kodolenerģiju, lai kompensētu dabasgāzes cenu kāpumu, kas kopš kara sākuma Ukrainā Eiropā ir palielinājies par aptuveni 150%. Šis cenu pieaugums ir vairāk nekā divas reizes.

Tas arī atbalstītu Apvienotās Karalistes stingro nostāju klimata jomā attiecībā uz siltumnīcefekta gāzu (SEG) emisijām līdz nullei, jo kodolenerģija nodrošina zaļo enerģiju. Tomēr citos aspektos tas nav tik tīrs – skatiet tālāk.

Taču valstis ar augstu enerģijas patēriņu ir pārgājušas no kodolenerģijas uz dabasgāzi. Bloomberg Green Newsletter teikts, ka Vācijā kodolenerģijas ražošana 2021. gadā bija par 60% mazāka nekā tās maksimums, Apvienotajā Karalistē bija par 50% zemāka un Japānā bija par 87% zemāka.

Ukrainā plosoties karam, kāds novērotājs ierosināja, ka Vācija, ja saskarsies ar gāzes krīzi, varētu no jauna atvērt atomelektrostacijas, kuras bija izpostītas. Vācija 49% gāzes importē no Krievijas.

Vai kodolenerģija attaisno citu izskatu kā alternatīvu dabasgāzes enerģijai un kā veidu, kā dekarbonizēt pasauli?

Dabasgāze pret kodolenerģiju Eiropā.

Ja Krievija atslēgtu maģistrālo cauruļvadu uz Vāciju Nordstream 1, kā Vācija un citas Eiropas valstis varētu aizstāt gāzi? Jaunais cauruļvada dvīnis Nordstream 2 nepalīdzēs, jo Vācija to nesen slēdza, atsaucoties uz Ukrainas karu, pirms tas pat sāka plūst gāzi no Krievijas.

Viens no risinājumiem būtu palielināt SDG importu uz Eiropu, ko veic vadošie eksportētāji Austrālija, Katara un ASV. Vajag tikai vairāk eksporta termināļu un vairāk specializēto LNG kravas tankkuģu.

Vai kodolenerģija ir iespēja aizstāt dabasgāzes enerģiju? Nav viegli, jo 28 no 34 valstīm Eiropā 2020. gadā patērēja vairāk dabasgāzes enerģijas nekā kodolenerģijas.

Vācija patērēja 2.6 eksadžoulus (EJ) vairāk enerģijas no gāzes nekā no kodolenerģijas. Nākamās lielākās atšķirības ir Itālija (2.4 EJ) un Apvienotā Karaliste (2.2 EJ).

Lielākā daļa valstu ir vairāk atkarīgas no dabasgāzes nekā no kodolenerģijas. Francija ir vienīgais lielais izņēmums, jo 37% no Francijas elektroenerģijas nodrošina atomelektrostacijas — patērē kodolenerģiju ievērojami vairāk nekā dabasgāzi (par 1.7 EJ vairāk).

Klimata skatījums.

Dabasgāze ir fosilais kurināmais, ja vien tā nav iegūta no atkritumiem. Daudzi ir iebilduši, ka gāze būs tilta degviela pārejā uz atjaunojamiem energoresursiem, jo ​​tā deg divreiz tīrāk nekā ogles un nafta. Piemēram, naftas galvenie bp Enerģijas perspektīva 2020. gadam postulēti nākotnes scenāriji, saskaņā ar kuriem gāze būtu dominējošais fosilais kurināmais, kas nepieciešams, lai līdz 2050. gadam sasniegtu nulles līmeni, bet tas būtu tikai puse no vēja, saules un hidroenerģijas enerģijas daudzuma.

Taču dažu atomelektrostaciju aktivizēšana noteikti palīdzētu samazināt SEG emisijas un samazinātu atkarību no gāzes un ogļu spēkstacijām.

Bils Geitss pievieno vēl vienu pozitīvu kodolenerģijai. Savā grāmatā Kā izvairīties no klimata katastrofasGeitss saka, ka uz katru mārciņu celtniecības materiāla kodolreaktors nodrošina daudz vairāk enerģijas nekā tradicionālie atjaunojamie resursi. Saules, ūdens un vēja sistēmām vienai un tai pašai saražotās enerģijas vienībai nepieciešams 10–15 reizes vairāk betona un tērauda nekā kodolreaktora būvēšanai. Viņš saka, ka tas ir liels darījums, jo ir daudz SEG emisiju ražošana šie betona un tērauda materiāli.

Kas būtu nepieciešams, lai visu Eiropas dabasgāzi aizstātu ar kodolenerģiju? Viena aplēse ir 50-150 jaunas atomelektrostacijas. Ja vidēji būtu 34 valstis, tas nozīmētu, ka katrai valstij būtu jābūvē aptuveni 1-4 atomelektrostacijas. Iespējams, tas ir izdarāms līdz 2050. gadam, taču tālāk apspriestie strīdīgie jautājumi padarīs to ļoti maz ticamu.

Strīdīgi kodoljautājumi.

Divas lielas problēmas ir tādas, ka kodolreaktoram ir vajadzīgs ilgs laiks, lai atļautu, regulētu un uzbūvētu, kā arī tas ir dārgs un parasti pārsniedz budžetu. Pretstatā tam vēja un saules enerģiju un akumulatoru atjaunojamo enerģiju, kas visu laiku kļūst lētāki.

Otrkārt, izlietotā kodoldegviela ir radioaktīva, un ir ļoti grūti pārliecināties, ka pazemes krātuve būs droša ilgu laiku. Lai gan tikai a neliela kodolatkritumu daļa ir ilgmūžīgs un ļoti radioaktīvs (3% no kopējā daudzuma), tas ir jāatdala un jāizolē, parasti ar dziļu ģeoloģisku uzglabāšanu desmitiem tūkstošu gadu.

Kā sānjosla kodolatkritumu uzglabāšana ASV ir a pārliecinošs jautājums. Kodoldegvielas atkritumi ASV atrodas 33 dažādos štatos, kur tie tiek uzglabāti 75 vietās. Atkritumi katru gadu pieaug par 2,000 tonnām, un milzīgā atbildība tuvojas 30 miljardiem USD.

Ir ierosināts pagaidu risinājums glabāšanai divās vietās: viena Ņūmeksikā ar nosaukumu Holtec un viena Teksasā ar nosaukumu ISP. Abi no tiem atrastos Permas baseinā, taču ir pretrunīgi daļēji pieaugošā skaita dēļ zemestrīces. Lai to apturētu, ASV Senātā ierosināts jauns likumprojekts.

Mazie moduļu reaktori.

SMR ir mazs moduļu reaktors, kas samazina pirmo problēmu no augšas — ilgu laiku, lai atļautu, regulētu un uzbūvētu atomelektrostaciju. SMR parasti saražo 300 MW elektroenerģijas, un tas ir paredzēts būvēšanai rūpnīcā. Šāds reaktors varētu darbināt vairāk nekā 200,000 50 māju. Ir vairāk nekā XNUMX dažādu SMR dizainu.

DOE ir iztērējis SMR līdz šim ir vairāk nekā 1.2 miljardi ASV dolāru, un tagad vēlas piešķirt uzņēmumiem, piemēram, NuScale, vismaz 5.5 miljardus ASV dolāru vairāk, lai nākamajā desmitgadē izstrādātu un demonstrētu SMR dizainus. Praktiskais pielietojums, iespējams, būs pēc 10-20 gadiem.

Cik drīz kodolsintēze?

Ūdeņraža saplūšana atbrīvo pārmērīgi daudz enerģijas, kā to pierādīja ūdeņraža bumbas, kas 1950. gados apgaismoja Kluso okeānu. Iekšā Eiropas kopuzņēmums ar nosaukumu JET Oksfordšīrā, Apvienotajā Karalistē, milzīgs virtuļa formas magnēts satur plazmu, kas tiek uzkarsēta līdz īpaši augstai temperatūrai 100 miljoni grādu.

Komanda nesen paziņoja, ka ir dubultojusi saražoto kodolsintēzes enerģiju, kas ir būtisks solis uz priekšu. Ūdeņraža saplūšana turpinājās apmēram 5 sekundes – tas ir liels progress salīdzinājumā ar iepriekšējiem testiem. Plazma virtuļa magnēta iekšpusē šīs 5 sekundes atdarināja apstākļus mūsu saules iekšienē. Kodolsintēze, protams, ir saules enerģijas avots.

Nākamais solis tiks veikts lielākā un labākā laboratorijā Francijā ar nosaukumu Iter, kas tiks uzsākta 2035. gadā. Pievilcība ir tāda, ka 1 mārciņa kodolsintēzes degvielas radīs vairāk nekā 10 miljonus reižu vairāk enerģijas nekā 1 mārciņa ogļu, naftas vai gāze. Taču kodolsintēzes komerciālai izmantošanai ir vajadzīgas desmitiem gadu, tāpēc tas nav risinājums klimata pārmaiņām pirms 2050. gada.

Ceļš uz priekšu.

Kodolenerģija ir tīra enerģija, un iekārtas ir kompaktas salīdzinājumā ar vēja parku platībām, taču tās ir dārgākas. Kodolenerģija rada arī daudz mazāk SEG emisiju, ražojot tādus materiālus kā betons un tērauds, ko izmanto kodolreaktora celtniecībai. Kodolenerģijai ir arī lielisks drošības līmenis, ja neskaita Černobiļu 1986. gadā. Fukušima 2011. gadā bija biedējoša, taču dzīvības netika zaudētas.

Taču iepriekš minētās bažas nozīmē, ka kodolenerģija nav praktisks risinājums dabasgāzes aizstāšanai Eiropā, ja tās cena turpina augt vai ja ar karu saistītas sankcijas vai sankciju atmaksāšanās noved pie gāzes plūsmas no Krievijas slēgšanas.

Ir arī maz ticams, ka kodolenerģija varētu dot lielu ieguldījumu globālo SEG emisiju samazināšanā, jo tā tikai veicināja 4.4% no pasaules enerģijas patēriņa 2020. gadā. Atļaujas, noteikumi, būvniecība un izdevumi jaunbūvējamām atomelektrostacijām ir pārāk lieli. Un starta līnija lielākajai daļai Eiropas valstu ir pārāk tālu atpakaļ — kodolenerģijas patēriņa frakcijas Apvienotajā Karalistē ir tikai 6.7%, Vācijā - 4.9% un ASV - 8.6%, ja vien nevarētu ātri atjaunot kodolreaktorus.