Izzivi vojne in podnebja

Britanski premier je prejšnji teden dejal, da bi morda razmislil o prehodu na jedrsko energijo, da bi izravnal naraščajoče cene zemeljskega plina, ki so v Evropi od začetka vojne v Ukrajini narasle za približno 150 %. To zvišanje cene je več kot dvakratno.

To bi tudi podprlo močno podnebno stališče Združenega kraljestva glede neto nič emisij toplogrednih plinov (TGP) – ker jedrska energija zagotavlja zeleno energijo. Vendar v drugih pogledih ni tako čist – glej spodaj.

Toda visokoenergijske države se odmikajo od jedrske energije k zemeljskemu plinu. Bloomberg Green Newsletter pravi, da je bila proizvodnja jedrske energije v Nemčiji leta 2021 za 60 % nižja od najvišje, v Združenem kraljestvu za 50 % in na Japonskem za 87 % nižja.

Ker je v Ukrajini divjala vojna, je en opazovalec predlagal, da bi Nemčija, če se bo soočila s plinom, lahko ponovno odprla jedrske elektrarne, ki so bile zapuščene. Nemčija uvaža 49 % plina iz Rusije.

Ali jedrska energija upravičuje še en pogled kot alternativa energiji zemeljskega plina in kot način za dekarbonizacijo sveta?

Zemeljski plin proti jedrski v Evropi.

Če bi Rusija izklopila glavni plinovod v Nemčijo, Severni tok 1, kako bi lahko Nemčija in druge evropske države nadomestile plin? Novi dvojček plinovoda, Nordstream 2, ne bo pomagal, ker ga je pred kratkim zaprla Nemčija, navajajoč vojno v Ukrajini, preden je sploh začel dovajati plin iz Rusije.

Ena od rešitev bi bila povečanje uvoza UZP v Evropo s strani vodilnih izvoznikov Avstralije, Katarja in ZDA. Potrebujete le več izvoznih terminalov in več specializiranih tovornih tankerjev za UZP.

Ali je jedrska energija možnost nadomestiti energijo zemeljskega plina? Ne zlahka, ker 28 od 34 držav v Evropi leta 2020 porabili več energije zemeljskega plina kot jedrske.

Nemčija je porabila 2.6 eksajoula (EJ) več energije iz plina kot iz jedrske. Naslednji največji diferenciali sta Italija (2.4 EJ) in Velika Britanija (2.2 EJ).

Večina držav je bolj odvisna od zemeljskega plina kot od jedrskega. Edina velika izjema je Francija, saj 37 % francoske električne energije zagotavljajo jedrske elektrarne – porabljena jedrska energija je bistveno večja kot zemeljski plin (1.7 EJ več).

Pogled na podnebje.

Zemeljski plin je fosilno gorivo, razen če je bil pridobljen iz odpadkov. Mnogi so trdili, da bo plin mostno gorivo pri prehodu na obnovljive vire energije, saj gori dvakrat čisteje kot premog in nafta. Na primer, naftni glavni bp Energetski Outlook 2020 predpostavljeni prihodnji scenariji, v katerih bi bil plin prevladujoče fosilno gorivo, ki je potrebno za dosego neto nič do leta 2050, vendar bi to bila le polovica količine energije, ki prihaja iz vetra, sonca in vode.

Toda krepitev nekaterih jedrskih elektrarn bi zagotovo pripomogla k zmanjšanju emisij toplogrednih plinov in zmanjšanju odvisnosti od elektrarn na plin in premog.

Bill Gates dodaja še eno pozitivno za jedrsko energijo. V svoji knjigi Kako se izogniti podnebnim nesrečamGates pravi, da za vsak funt gradbenega materiala jedrski reaktor zagotavlja veliko več energije kot tradicionalni obnovljivi viri energije. Sončni, vodni in vetrni sistemi zahtevajo 10-15-krat več betona in jekla kot gradnja jedrskega reaktorja za isto enoto proizvedene energije. To je velika stvar, pravi, ker je veliko izpustov toplogrednih plinov, ko proizvodnja ti betonski in jekleni materiali.

Kaj bi bilo potrebno, da bi ves evropski zemeljski plin nadomestili z jedrsko energijo? Ena ocena je 50-150 novih jedrskih elektrarn. Če bi bilo v povprečju 34 držav, bi to pomenilo, da bi morala vsaka država zgraditi približno 1-4 jedrske elektrarne. Morda je to izvedljivo do leta 2050, toda sporna vprašanja, obravnavana v nadaljevanju, bi to naredila zelo malo verjetno.

Sporna jedrska vprašanja.

Dve veliki težavi sta, da jedrski reaktor zahteva dolgo časa, da ga dovoli, uredi in zgradi, poleg tega pa je drag in običajno presega proračun. Primerjajte to z obnovljivimi viri energije iz vetra in sonca ter baterij, ki so ves čas cenejši.

Drugič, izrabljeno jedrsko gorivo je radioaktivno in zelo težko je biti prepričan, da bo podzemno skladišče dolgo časa varno. Čeprav le a majhen delež jedrskih odpadkov je dolgoživa in zelo radioaktivna (3 % vseh), jo je treba ločiti in izolirati, običajno z globokim geološkim skladiščenjem, za več deset tisoč let.

Kot stranska vrstica je skladiščenje jedrskih odpadkov v ZDA a prepričljivo vprašanje. Odpadno jedrsko gorivo v ZDA obstaja v 33 različnih državah, kjer je shranjeno na 75 lokacijah. Odpadki se vsako leto povečajo za 2,000 ton, ogromna odgovornost pa se približa 30 milijardam dolarjev.

Predlagana je bila začasna rešitev za shranjevanje na dveh lokacijah: eno v Novi Mehiki, imenovano Holtec, in eno v Teksasu, imenovano ISP. Oba bi ležala v permskem bazenu, vendar sta sporna deloma zaradi vse večjega števila potresi. V ameriškem senatu je bil predlagan nov zakon, ki bi to preprečil.

Majhni modularni reaktorji.

SMR je majhen modularni reaktor, ki minimizira prvo težavo od zgoraj – dolgo časa za dovoljenje, regulacijo in izgradnjo jedrske elektrarne. SMR običajno proizvede 300 MW električne energije in je zasnovan za izdelavo v tovarni. Tak reaktor bi lahko napajal več kot 200,000 domov. Obstaja več kot 50 različnih modelov za SMR.

DOE je porabil več kot 1.2 milijarde USD za SMR-je do danes, zdaj pa želi podjetjem, kot je NuScale, dati vsaj 5.5 milijarde USD več za razvoj in predstavitev modelov SMR v naslednjem desetletju. Praktična uporaba je verjetno oddaljena 10-20 let.

Kako kmalu jedrska fuzija?

Fuzija vodika sprošča nenormalno količino energije, kot so pokazale vodikove bombe, ki so osvetlile Pacifik v 1950. letih prejšnjega stoletja. V skupno evropsko podjetje imenovan JET v Oxfordshireu v Veliki Britaniji, ogromen magnet v obliki krofa vsebuje plazmo, ki se segreje na ultra visoko temperaturo 100 milijonov stopinj.

Ekipa je pred kratkim objavila, da je podvojila proizvedeno fuzijsko energijo, kar je velik korak naprej. Fuzija vodika je potekala približno 5 sekund - velik napredek v primerjavi s prejšnjimi testi. Plazma v magnetu za krofe je teh 5 sekund posnemala razmere v notranjosti našega sonca. Fuzija je seveda vir sončne energije.

Naslednji korak se bo zgodil v večjem in boljšem laboratoriju v Franciji, imenovanem Iter, ki naj bi začel delovati leta 2035. Privlačnost je v tem, da bo 1 funt fuzijskega goriva ustvaril več kot 10 milijonov krat več energije kot 1 funt premoga, nafte ali plin. Toda komercialna uporaba fuzije je oddaljena desetletja, zato ni rešitev za podnebne spremembe pred letom 2050.

Pot naprej.

Jedrska energija je čista energija in objekti so kompaktni v primerjavi s površino vetrnih elektrarn, vendar so dražji. Nuclear tudi oddaja veliko manj toplogrednih plinov pri proizvodnji materialov, kot sta beton in jeklo, ki se uporabljata za gradnjo jedrskega reaktorja. Nuclear ima poleg Černobila leta 1986 tudi odličen varnostni rekord. Fukušima leta 2011 je bila grozljiva, vendar ni bilo izgubljenih življenj.

Toda zgoraj omenjeni pomisleki pomenijo, da jedrska jedrska energija ni praktična rešitev za nadomestitev zemeljskega plina v Evropi, če njegova cena še naprej narašča ali če vojne sankcije ali povračilo sankcij vodijo do zaprtja pretoka plina iz Rusije.

Prav tako je malo verjetno, da bi jedrska jedrska jedrska jedrska elektrarna močno prispevala k zmanjšanju svetovnih emisij toplogrednih plinov, saj je prispevala le 4.4 % svetovne porabe energije leta 2020. Dovoljenja, predpisi, gradnja in stroški novozgrajenih jedrskih elektrarn so preveč. In izhodiščna črta je za večino evropskih držav predaleč nazaj – deleži porabe jedrske energije so le 6.7 % v Združenem kraljestvu, 4.9 % v Nemčiji in 8.6 % v ZDA – razen če ne bi bilo mogoče hitro obuditi zapuščenih jedrskih reaktorjev.