Предизвикателствата на войната и климата

Премиерът на Обединеното кралство каза миналата седмица, че може да обмисли преминаване към ядрена енергия, за да компенсира покачващите се цени на природния газ, които се повишиха с около 150% в Европа от началото на войната в Украйна. Това увеличение на цената е повече от двойно.

Това също би подкрепило силната климатична позиция на Обединеното кралство за нетни нулеви емисии на парникови газове (ПГ) — защото ядрената енергия доставя зелена енергия. В други отношения обаче не е толкова чисто – вижте по-долу.

Но високоенергийните страни се отклоняват от ядрената енергия към природния газ. Bloomberg Green Newsletter казва, че производството на ядрена енергия в Германия през 2021 г. е било с 60% по-ниско от своя пик, в Обединеното кралство е било с 50% по-ниско, а в Япония е било с 87% по-ниско.

С бушуващата война в Украйна, един наблюдател предположи, че Германия, ако бъде изправена пред газова криза, може да отвори отново атомни електроцентрали, които са били консервирани. Германия внася 49% от газа си от Русия.

Дали ядрената енергия оправдава друг поглед като алтернатива на енергията от природен газ и като начин за декарбонизиране на света?

Природен газ срещу ядрена енергия в Европа.

Ако Русия изключи главния тръбопровод за Германия, Северен поток 1, как биха могли Германия и други европейски страни да заменят газа? Новият близнак на газопровода "Северен поток 2" няма да помогне, защото беше спрян наскоро от Германия, позовавайки се на войната в Украйна, преди дори да започне да доставя газ от Русия.

Едно от решенията би било да се увеличи вносът на LNG за Европа от водещите износители Австралия, Катар и САЩ. Трябват само повече експортни терминали и повече от специализираните танкери за втечнен природен газ.

Възможно ли е атомната енергия да замени енергията от природен газ? Не е лесно, защото 28 от 34 държави в Европа през 2020 г. консумира повече енергия от природен газ, отколкото ядрена.

Германия консумира 2.6 Exajoules (EJ) повече енергия от газ, отколкото от ядрена. Следващите по големина диференциали са Италия (2.4 EJ) и Великобритания (2.2 EJ).

Повечето държави зависят повече от природния газ, отколкото от ядрената. Франция е единственото голямо изключение, тъй като 37% от електричеството във Франция се осигурява от атомни централи — консумираната ядрена енергия е значително повече от природен газ (1.7 EJ повече).

Гледна точка на климата.

Природният газ е изкопаемо гориво, освен ако не е получен от отпадъци. Мнозина твърдят, че газът ще бъде мостово гориво при прехода към възобновяеми източници, тъй като гори два пъти по-чисто от въглищата и петрола. Например петролните основни bp Енергийна перспектива 2020 постулирани бъдещи сценарии, при които газът ще бъде доминиращото изкопаемо гориво, необходимо за достигане на нетна нула до 2050 г., но това би било само половината от количеството енергия, идващо от вятъра, слънцето и водната енергия.

Но засилването на някои атомни електроцентрали със сигурност би помогнало за намаляване на емисиите на парникови газове и за намаляване на зависимостта от газови и въглищни електроцентрали.

Бил Гейтс добавя още един позитив за ядрената енергия. В неговата книга Как да избегнем климатично бедствие, Гейтс казва, че за всеки килограм строителен материал ядрен реактор осигурява много повече енергия от традиционните възобновяеми източници. Слънчевите, хидро- и вятърните системи изискват 10-15 пъти повече бетон и стомана, отколкото изграждането на ядрен реактор, за една и съща единица произведена енергия. Това е голяма работа, казва той, защото има много емисии на парникови газове, когато производство тези бетонни и стоманени материали.

Какво ще е необходимо, за да се замени целият природен газ в Европа с ядрена енергия? Една оценка е 50-150 нови атомни електроцентрали. Ако се изчисли средно за 34 държави, това би означавало, че всяка страна ще трябва да построи приблизително 1-4 атомни електроцентрали. Може би това е осъществимо до 2050 г., но спорните въпроси, разгледани по-долу, биха направили това много малко вероятно.

Спорни ядрени проблеми.

Два големи проблема са, че ядрен реактор отнема много време, за да разреши, регулира и построи, а също така е скъп и обикновено надхвърля бюджета. Сравнете това с вятърните и слънчевите възобновяеми източници на енергия, които стават все по-евтини.

Второ, отработеното ядрено гориво е радиоактивно и е изключително трудно да се увери, че подземното съхранение ще бъде безопасно за дълго време. Въпреки че само а малка част от ядрените отпадъци е дълготраен и силно радиоактивен (3% от общия брой), той трябва да бъде отделен и изолиран, обикновено чрез дълбоко геоложко съхранение, в продължение на десетки хиляди години.

Като странична лента, съхранението на ядрени отпадъци в САЩ е завладяващ въпрос. Отпадъчното ядрено гориво в САЩ съществува в 33 различни щата, където се съхранява в 75 места. Отпадъците нарастват с 2,000 тона всяка година, а огромната отговорност наближава 30 милиарда долара.

Предложено е временно решение за съхранение на два обекта: един в Ню Мексико, наречен Holtec, и един в Тексас, наречен ISP. И двете ще лежат в Пермския басейн, но са противоречиви отчасти поради нарастващия брой земетресения. В Сената на САЩ беше предложен нов законопроект, който да спре това да се случва.

Малки модулни реактори.

SMR е малък модулен реактор, който минимизира първия проблем отгоре - дълго време за разрешаване, регулиране и изграждане на ядрена централа. SMR обикновено произвежда 300 MW електроенергия и е проектиран да бъде построен във фабрика. Такъв реактор може да захранва над 200,000 50 домове. Съществуват над XNUMX различни дизайна за SMR.

DOE е похарчил повече от 1.2 милиарда долара за SMR към днешна дата и сега иска да даде на компании като NuScale поне 5.5 милиарда долара повече, за да разработят и демонстрират SMR дизайни през следващото десетилетие. Практическото приложение вероятно е след 10-20 години.

Колко скоро ядрен синтез?

Сливането на водород освобождава прекомерно количество енергия, както беше показано от водородни бомби, които осветиха Тихия океан през 1950-те години на миналия век. В съвместно европейско предприятие наречен JET в Оксфордшир, Великобритания, огромен магнит с форма на поничка съдържа плазма, която се нагрява до свръхвисока температура от 100 милиона градуса.

Екипът наскоро обяви, че е удвоил произведената енергия от синтез, което е голяма стъпка напред. Сливането на водород продължи около 5 секунди – голям напредък спрямо предишните тестове. Плазмата вътре в магнита на поничката имитира условията във вътрешността на нашето слънце за тези 5 секунди. Разбира се, синтезът е източникът на слънчевата енергия.

Следващата стъпка ще се случи в по-голяма и по-добра лаборатория във Франция, наречена Iter, която се очаква да започне през 2035 г. Атракцията е, че 1 фунт термоядрен синтез ще генерира повече от 10 милиона пъти енергията от 1 фунт въглища, петрол или газ. Но търговското приложение на термоядрения синтез е далеч от десетилетия, така че не е решение за изменението на климата преди 2050 г.

Път напред.

Ядрената енергия е чиста енергия и съоръженията са компактни в сравнение с площта на вятърните паркове, но са по-скъпи. Nuclear също така отделя много по-малко парникови газове при производството на материали като бетон и стомана, използвани за изграждането на ядрен реактор. Nuclear също има страхотни резултати в безопасността, освен Чернобил през 1986 г. Фукушима през 2011 г. беше ужасяваща, но няма загубени животи.

Но споменатите по-горе опасения означават, че ядрената енергия не е практическо решение за замяна на природния газ в Европа, ако цената му продължава да расте или ако свързаните с войната санкции или изплащането на санкциите доведат до затваряне на газовия поток от Русия.

Също така е малко вероятно ядрената енергия да има голям принос за облекчаване на глобалните емисии на парникови газове, тъй като е допринесла само за 4.4% от световното потребление на енергия през 2020 г. Разрешенията, регулациите, строителството и разходите за новопостроени ядрени централи са просто твърде много. А стартовата линия е твърде далеч назад за повечето европейски страни - фракциите на потребление на ядрена енергия са само 6.7% в Обединеното кралство, 4.9% в Германия и 8.6% в САЩ - освен ако консервираните ядрени реактори не могат да бъдат възкресени бързо.