Výzvy vojny a klímy

Britský premiér minulý týždeň povedal, že môže zvážiť prechod na jadrovú energiu, aby kompenzoval rastúce ceny zemného plynu, ktoré od začiatku vojny na Ukrajine vzrástli v Európe o približne 150 %. Toto zvýšenie ceny je viac ako dvojnásobné.

To by tiež podporilo silný klimatický postoj Spojeného kráľovstva k nulovým čistým emisiám skleníkových plynov (GHG), pretože jadrová energia dodáva zelenú energiu. V iných ohľadoch to však také čisté nie je – pozri nižšie.

Krajiny s vysokou spotrebou energie sa však presúvajú od jadra k zemnému plynu. Bloomberg Green Newsletter uviedol, že výroba jadrovej energie v Nemecku v roku 2021 bola o 60 % nižšia ako jej vrchol, v Spojenom kráľovstve o 50 % a v Japonsku o 87 %.

Keď na Ukrajine zúri vojna, jeden pozorovateľ navrhol, že Nemecko, ak bude čeliť plynovej kríze, by mohlo znovu otvoriť jadrové elektrárne, ktoré boli zablokované. Nemecko dováža 49 % svojho plynu z Ruska.

Zaručuje jadrová energia iný pohľad ako alternatívu k energii zemného plynu a ako spôsob dekarbonizácie sveta?

Zemný plyn verzus jadrová energia v Európe.

Ak by Rusko odstavilo hlavný plynovod do Nemecka, Nordstream 1, ako by mohlo Nemecko a ďalšie európske krajiny nahradiť plyn? Nové dvojča ropovodu, Nordstream 2, nepomôže, pretože ho Nemecko nedávno odstavilo s odvolaním sa na ukrajinskú vojnu ešte predtým, ako doň vôbec začal prúdiť plyn z Ruska.

Jedným z riešení by bolo zvýšiť dovoz LNG do Európy poprednými vývozcami z Austrálie, Kataru a USA. Potrebujete len viac exportných terminálov a viac špecializovaných nákladných tankerov LNG.

Je jadro možnosťou nahradiť energiu zo zemného plynu? Nie ľahko, pretože 28 z 34 krajín v Európe v roku 2020 spotrebovalo viac energie zemného plynu ako jadrové.

Nemecko spotrebovalo 2.6 exajoulov (EJ) viac energie z plynu ako z jadra. Ďalšími najväčšími rozdielmi sú Taliansko (2.4 EJ) a Spojené kráľovstvo (2.2 EJ).

Väčšina krajín závisí od zemného plynu viac ako od jadra. Francúzsko je jedinou veľkou výnimkou, pretože 37 % elektrickej energie vo Francúzsku zabezpečujú jadrové elektrárne – spotreba jadrovej energie je výrazne vyššia ako spotreba zemného plynu (o 1.7 EJ viac).

Klimatické hľadisko.

Zemný plyn je fosílne palivo, pokiaľ nepochádza z odpadu. Mnohí tvrdili, že plyn bude mostným palivom pri prechode na obnoviteľné zdroje, pretože horí dvakrát čistejšie ako uhlie a ropa. Napríklad hlavné ropné bp's Energetický výhľad na rok 2020 predpokladali budúce scenáre, v ktorých by bol plyn dominantným fosílnym palivom potrebným na dosiahnutie nulovej čistoty do roku 2050, ale to by bola len polovica množstva energie pochádzajúcej z veternej, slnečnej a vodnej energie.

Ale zastavenie niektorých jadrových elektrární by určite pomohlo znížiť emisie skleníkových plynov a znížiť závislosť od plynových a uhoľných elektrární.

Bill Gates pridáva ďalšie pozitívum pre jadrovú energiu. Vo svojej knihe Ako sa vyhnúť klimatickým katastrofámGates hovorí, že na každú libru stavebného materiálu poskytuje jadrový reaktor oveľa viac energie ako tradičné obnoviteľné zdroje. Solárne, vodné a veterné systémy vyžadujú 10-15-krát viac betónu a ocele ako výstavba jadrového reaktora na rovnakú jednotku vyrobenej energie. Je to veľký problém, hovorí, pretože existuje veľa emisií skleníkových plynov výrobné tieto betónové a oceľové materiály.

Čo by bolo potrebné na nahradenie všetkého zemného plynu v Európe jadrovou energiou? Jeden odhad je 50-150 nových jadrových elektrární. Ak by sa to spriemerovalo za 34 krajín, znamenalo by to, že každá krajina by musela postaviť približne 1-4 jadrové elektrárne. Možno sa to podarí do roku 2050, ale sporné otázky diskutované nižšie by to urobili veľmi nepravdepodobnými.

Sporné jadrové problémy.

Dva veľké problémy sú, že povolenie, regulácia a výstavba jadrového reaktora trvá dlho a je tiež drahý a zvyčajne presahuje rozpočet. Porovnajte to s veternými, solárnymi a batériovými obnoviteľnými zdrojmi, ktoré sú stále lacnejšie.

Po druhé, vyhorené jadrové palivo je rádioaktívne a je veľmi ťažké si byť istý, že podzemné skladovanie bude bezpečné na dlhú dobu. Hoci len a malá časť jadrového odpadu je dlhoveký a vysoko rádioaktívny (3 % z celkového množstva), treba ho oddeliť a izolovať, zvyčajne hlbokým geologickým uložením, na desiatky tisíc rokov.

Ako bočný panel je skladovanie jadrového odpadu v USA a pútavá záležitosť. Odpadové jadrové palivo v USA existuje v 33 rôznych štátoch, kde sa skladuje na 75 miestach. Odpad každoročne narastá o 2,000 30 ton a obrovská zodpovednosť sa blíži k XNUMX miliardám dolárov.

Dočasné riešenie bolo navrhnuté na uloženie na dvoch miestach: jedno v Novom Mexiku s názvom Holtec a jedno v Texase s názvom ISP. Obe by ležali v Permskej kotline, ale sú kontroverzné čiastočne kvôli rastúcemu počtu zemetrasenie. V americkom senáte bol navrhnutý nový návrh zákona, ktorý má tomu zabrániť.

Malé modulárne reaktory.

SMR je malý modulárny reaktor, ktorý minimalizuje prvý problém zhora – dlhý čas na povolenie, reguláciu a výstavbu jadrovej elektrárne. SMR zvyčajne vyrába 300 MW elektriny a je navrhnutý tak, aby sa dal postaviť v továrni. Takýto reaktor by mohol poháňať viac ako 200,000 50 domácností. Existuje viac ako XNUMX rôznych dizajnov pre SMR.

DOE strávil viac ako 1.2 miliardy dolárov na SMR k dnešnému dňu a teraz chce dať spoločnostiam, ako je NuScale, aspoň 5.5 miliardy dolárov viac na vývoj a predvádzanie návrhov SMR v nasledujúcom desaťročí. Praktická aplikácia je vzdialená pravdepodobne 10-20 rokov.

Ako skoro jadrová fúzia?

Fúzia vodíka uvoľňuje nadmerné množstvo energie, ako ukázali vodíkové bomby, ktoré osvetlili Tichomorie v 1950. rokoch minulého storočia. V spoločný európsky podnik Obrovský magnet v tvare šišky nazývaný JET v Oxfordshire v Spojenom kráľovstve obsahuje plazmu, ktorá sa zahrieva na ultra vysokú teplotu 100 miliónov stupňov.

Tím nedávno oznámil, že zdvojnásobil vyrobenú fúznu energiu, čo je veľký krok vpred. Fúzia vodíka trvala asi 5 sekúnd – veľký pokrok oproti predchádzajúcim testom. Plazma vo vnútri magnetu na šišku napodobňovala podmienky vo vnútri nášho slnka počas týchto 5 sekúnd. Fúzia je samozrejme zdrojom slnečnej energie.

Ďalší krok sa uskutoční vo väčšom a lepšom laboratóriu vo Francúzsku s názvom Iter, ktorého spustenie sa očakáva v roku 2035. Zaujímavosťou je, že 1 libra fúzneho paliva vygeneruje viac ako 10 miliónov krát energiu ako 1 libra uhlia, ropy alebo plynu. Komerčné využitie fúzie je však vzdialené desaťročia, takže riešenie klimatických zmien pred rokom 2050 neexistuje.

Cesta vpred.

Jadrová energia je čistá energia a zariadenia sú kompaktné v porovnaní s rozlohou veterných elektrární, ale sú drahšie. Jadrová energia tiež emituje oveľa menej skleníkových plynov pri výrobe materiálov, ako je betón a oceľ, ktoré sa používajú na stavbu jadrového reaktora. Jadrová energia má okrem Černobyľu v roku 1986 aj skvelé bezpečnostné výsledky. Fukušima v roku 2011 bola desivá, ale neprišli o život.

Vyššie uvedené obavy však znamenajú, že jadrová energia nie je praktickým riešením na nahradenie zemného plynu v Európe, ak jeho cena neustále stúpa alebo ak sankcie súvisiace s vojnou alebo návratnosť sankcií povedú k uzavretiu toku plynu z Ruska.

Je tiež nepravdepodobné, že by jadrová energia mohla výrazne prispieť k zníženiu globálnych emisií skleníkových plynov, keďže len prispela 4.4 % celosvetovej spotreby energie v roku 2020. Povolenia, predpisy, výstavba a náklady novopostavených jadrových elektrární sú jednoducho príliš vysoké. A štartovacia čiara je príliš ďaleko pre väčšinu európskych krajín – podiely spotreby jadrovej energie sú len 6.7 % v Spojenom kráľovstve, 4.9 % v Nemecku a 8.6 % v USA – pokiaľ sa nepodarí rýchlo vzkriesiť zakonzervované jadrové reaktory.