Udfordringerne ved krig og klima

Den britiske premierminister sagde i sidste uge, at han kunne overveje at skifte til atomkraft for at opveje stigende priser på naturgas, som er steget med omkring 150 % i Europa siden starten af ​​krigen i Ukraine. Denne prisstigning er mere end det dobbelte.

Dette vil også understøtte Storbritanniens stærke klimaposition med netto-nul drivhusgasemissioner (GHG) - fordi atomkraft leverer grøn energi. Det er dog ikke så rent i andre henseender – se nedenfor.

Men højenergilande har bevæget sig væk fra nuklear og i retning af naturgas. Bloomberg Green Newsletter sagde, at Tysklands atomkraftproduktion i 2021 var 60 % lavere end dens top, Storbritanniens var 50 % lavere, og Japans var 87 % lavere.

Da krigen rasede i Ukraine, foreslog en iagttager, at Tyskland, hvis det stod over for en gasknage, kunne genåbne atomkraftværker, der var blevet lagt i mølpose. Tyskland importerer 49 % af sin gas fra Rusland.

Berettiger atomkraft et nyt udseende som et alternativ til naturgasenergi og som en måde at dekarbonisere verden på?

Naturgas versus nuklear i Europa.

Hvis Rusland slukkede for hovedrørledningen til Tyskland, Nordstream 1, hvordan kunne Tyskland og andre europæiske lande erstatte gassen? Den nye rørlednings-tvilling, Nordstream 2, vil ikke være nogen hjælp, fordi den for nylig blev lukket ned af Tyskland under henvisning til Ukraine-krigen, før den overhovedet begyndte at strømme gas fra Rusland.

En løsning ville være at øge importen af ​​LNG til Europa fra førende eksportører Australien, Qatar og USA. Har bare brug for flere eksportterminaler og flere af de specialiserede LNG-lasttankskibe.

Er atomkraft en mulighed for at erstatte naturgasenergi? Ikke nemt, fordi 28 af 34 lande i Europa i 2020 forbrugte mere naturgasenergi end nuklear.

Tyskland forbrugte 2.6 Exajoules (EJ) mere energi fra gas end fra atomkraft. De næststørste forskelle er Italien (2.4 EJ) og UK (2.2 EJ).

De fleste lande er mere afhængige af naturgas, end de gør af atomkraft. Frankrig er den eneste store undtagelse, fordi 37 % af Frankrigs elektricitet leveres af atomkraftværker — forbrugt atomenergi er betydeligt mere end naturgas (1.7 EJ mere).

Klimasynspunkt.

Naturgas er et fossilt brændstof, medmindre det er hentet fra affald. Mange har argumenteret for, at gas vil være et brobrændstof i overgangen til vedvarende energi, fordi det brænder dobbelt så rent som kul og olie. For eksempel olie-major bp'erne Energiudsigt 2020 postulerede fremtidige scenarier, hvor gas ville være det dominerende fossile brændstof, der er nødvendigt for at nå netto-nul i 2050, men dette ville kun være halvdelen af ​​mængden af ​​energi, der kommer fra vind, sol og vandkraft.

Men at skrue op for nogle atomkraftværker ville helt sikkert bidrage til at sænke drivhusgasemissionerne og reducere afhængigheden af ​​gas- og kulfyrede kraftværker.

Bill Gates tilføjer endnu et positivt for atomkraft. I hans bog Sådan undgår du en klimakatastrofeGates siger, at for hvert pund byggemateriale giver en atomreaktor meget mere energi end traditionelle vedvarende energikilder. Sol-, vand- og vindsystemer kræver 10-15 gange mere beton og stål end at bygge en atomreaktor for den samme producerede energienhed. Det er en stor sag, siger han, for der er mange drivhusgasemissioner, når Produktion disse beton- og stålmaterialer.

Hvad skal der til for at erstatte hele Europas naturgas med atomenergi? Et skøn er 50-150 nye atomkraftværker. Hvis gennemsnittet er over 34 lande, ville det betyde, at hvert land skulle bygge omkring 1-4 atomkraftværker. Måske kan dette lade sig gøre inden 2050, men de omstridte spørgsmål, der diskuteres nedenfor, ville gøre det meget usandsynligt.

Omstridte nukleare spørgsmål.

To store problemer er, at en atomreaktor tager lang tid at tillade, regulere og bygge, og den er også dyr og normalt over budget. Sammenlign dette med vind- og solenergi og vedvarende batterier, der hele tiden bliver billigere.

For det andet er brugt nukleart brændsel radioaktivt, og det er forfærdeligt svært at være sikker på, at underjordisk opbevaring vil være sikker i lang tid. Selvom kun en en lille del af atomaffaldet er langlivet og meget radioaktivt (3 % af det samlede antal), skal dette adskilles og isoleres, normalt ved dyb geologisk lagring, i titusinder af år.

Som sidebar er opbevaring af atomaffald i USA en overbevisende problemstilling. Affaldet af nukleart brændsel i USA findes i 33 forskellige stater, hvor det opbevares på 75 steder. Affaldet vokser med 2,000 tons hvert år, og det enorme ansvar nærmer sig 30 milliarder dollars.

En midlertidig løsning er blevet foreslået til opbevaring på to steder: en i New Mexico kaldet Holtec og en i Texas kaldet ISP. Begge disse ville ligge i Perm-bassinet, men er kontroversielle, delvist på grund af et stigende antal jordskælv. Et nyt lovforslag i det amerikanske senat er blevet foreslået for at stoppe dette.

Små modulære reaktorer.

En SMR er en lille modulær reaktor, der minimerer det første problem fra oven - lang tid til at tillade, regulere og bygge et atomkraftværk. En SMR producerer typisk 300 MW elektricitet og er designet til at blive bygget på en fabrik. En sådan reaktor kan drive over 200,000 hjem. Der findes over 50 forskellige designs til SMR'er.

DOE har brugt mere end $1.2 milliarder på SMR'er til dato, og ønsker nu at give virksomheder som NuScale mindst $5.5 milliarder mere til at udvikle og demonstrere SMR-design i løbet af det næste årti. Praktisk anvendelse er sandsynligvis 10-20 år væk.

Hvor hurtigt nuklear fusion?

Fusion af brint frigiver en uforholdsmæssig mængde energi, som det er blevet demonstreret af brintbomber, der lyste Stillehavet op i 1950'erne. I en fælles europæisk virksomhed kaldet JET i Oxfordshire, UK, indeholder en enorm donut-formet magnet plasma, der opvarmes til en ultrahøj temperatur på 100 millioner grader.

Holdet annoncerede for nylig, at de har fordoblet den producerede fusionsenergi, et stort skridt fremad. Fusionen af ​​brint fortsatte i omkring 5 sekunder - et stort fremskridt i forhold til tidligere tests. Plasmaet inde i doughnut-magneten efterlignede forholdene i vores sols indre i disse 5 sekunder. Fusion er naturligvis kilden til solens energi.

Det næste skridt vil ske i et større og bedre laboratorium i Frankrig kaldet Iter, der forventes at starte op i 2035. Attraktionen er, at 1 pund fusionsbrændstof vil generere mere end 10 millioner gange energien af ​​1 pund kul, olie eller gas. Men kommerciel anvendelse af fusion er årtier væk, så det er ikke en løsning for klimaændringer før 2050.

Vej frem.

Atomenergi er ren energi, og faciliteterne er kompakte sammenlignet med arealet af vindmølleparker, men er dyrere. Nuklear udleder også meget mindre drivhusgasser, når man fremstiller materialer som beton og stål, der bruges til at konstruere en atomreaktor. Nuclear har også en stor sikkerhedsrekord bortset fra Tjernobyl i 1986. Fukushima i 2011 var skræmmende, men ingen liv gik tabt.

Men de bekymringer, der er nævnt ovenfor, betyder, at atomkraft ikke er en praktisk løsning til at erstatte naturgas i Europa, hvis prisen bliver ved med at stige, eller hvis krigsrelaterede sanktioner eller tilbagebetaling af sanktioner fører til lukning af gasstrømmen fra Rusland.

Det er også usandsynligt, at atomkraft kunne yde et stort bidrag til at lette de globale drivhusgasemissioner, da det kun bidrog 4.4 % af det globale energiforbrug i 2020. Tilladelserne, reglerne, byggeriet og udgifterne til nybyggede atomkraftværker er bare for meget. Og startlinjen er for langt tilbage for de fleste europæiske lande - atomenergiforbruget er kun 6.7% i Storbritannien, 4.9% i Tyskland og 8.6% i USA - medmindre mølkugle atomreaktorer hurtigt kunne genopstå.