Проблемы войны и климата

На прошлой неделе премьер-министр Великобритании заявил, что он может рассмотреть возможность перехода на ядерную энергетику, чтобы компенсировать рост цен на природный газ, которые в Европе подскочили примерно на 150% с начала войны на Украине. Это увеличение цены более чем в два раза.

Это также поддержало бы твердую климатическую позицию Великобритании по нулевым выбросам парниковых газов (ПГ), поскольку ядерная энергетика обеспечивает экологически чистую энергию. Однако в остальном все не так чисто – см. ниже.

Но страны с высокими энергозатратами переходят от атомной энергии к природному газу. В информационном бюллетене Bloomberg Green Newsletter говорится, что производство атомной энергии в Германии в 2021 году было на 60% ниже своего пикового значения, в Великобритании — на 50%, а в Японии — на 87%.

Один из обозревателей предположил, что, когда на Украине бушует война, Германия, столкнувшись с газовым кризисом, может вновь открыть законсервированные атомные электростанции. Германия импортирует 49% своего газа из России.

Оправдывает ли ядерная энергетика еще один взгляд на нее как на альтернативу энергии природного газа и как способ обезуглероживания мира?

Природный газ против атомной в Европе.

Если Россия отключит магистральный газопровод в Германию «Северный поток-1», чем Германия и другие европейские страны смогут заменить газ? Новый трубопроводный близнец, Nordstream 2, не поможет, потому что он был недавно закрыт Германией, сославшись на войну на Украине, еще до того, как по нему начали поступать газ из России.

Одним из решений может стать увеличение импорта СПГ в Европу ведущими экспортерами Австралии, Катара и США. Просто нужно больше экспортных терминалов и больше специализированных грузовых танкеров СПГ.

Является ли ядерная энергия альтернативой природному газу? Не легко, потому что 28 из 34 стран в Европе в 2020 г. потреблялось больше природного газа, чем атомной энергии.

Германия потребляла 2.6 эксаджоуля (ЭДж) больше энергии от газа, чем от атомной. Следующими по величине разницы являются Италия (2.4 ЭДж) и Великобритания (2.2 ЭДж).

Большинство стран зависят от природного газа больше, чем от атомной энергии. Франция является одним большим исключением, потому что 37% электроэнергии во Франции вырабатывается атомными станциями — потребляемая ядерная энергия значительно больше, чем природного газа (на 1.7 ЭДж больше).

Климатическая точка зрения.

Природный газ является ископаемым топливом, если только он не получен из отходов. Многие утверждают, что газ станет промежуточным топливом при переходе к возобновляемым источникам энергии, потому что он сгорает в два раза чище, чем уголь и нефть. Например, крупнейшая нефтяная компания bp. Энергетический прогноз 2020 постулировали будущие сценарии, в которых газ будет преобладающим ископаемым топливом, необходимым для достижения нуля к 2050 году, но это будет только половина количества энергии, поступающей от ветра, солнца и воды.

Но расширение некоторых атомных электростанций, безусловно, поможет снизить выбросы парниковых газов и уменьшить зависимость от газовых и угольных электростанций.

Билл Гейтс добавляет еще один положительный момент в пользу ядерной энергетики. В своей книге Как избежать климатической катастрофыГейтс говорит, что на каждый фунт строительного материала ядерный реактор дает гораздо больше энергии, чем традиционные возобновляемые источники энергии. Солнечные, гидро- и ветровые системы требуют в 10-15 раз больше бетона и стали, чем строительство ядерного реактора, для той же единицы произведенной энергии. По его словам, это большое дело, потому что при этом происходит много выбросов парниковых газов. производство эти бетонные и стальные материалы.

Что потребуется, чтобы заменить весь природный газ в Европе ядерной энергией? Одна оценка составляет 50-150 новых АЭС. Если усреднить по 34 странам, это будет означать, что каждая страна должна построить примерно 1-4 атомные электростанции. Возможно, это выполнимо к 2050 году, но спорные вопросы, обсуждаемые ниже, делают это маловероятным.

Спорные ядерные вопросы.

Две большие проблемы: ядерный реактор требует много времени для разрешения, регулирования и строительства, а также дорог и, как правило, выходит за рамки бюджета. Сравните это с ветровой, солнечной и аккумуляторной возобновляемой энергией, которые все время дешевеют.

Во-вторых, отработавшее ядерное топливо радиоактивно, и очень трудно быть уверенным, что подземное хранилище будет безопасным в течение длительного времени. Хотя только малая часть ядерных отходов является долгоживущим и высокорадиоактивным (3% от общего количества), его необходимо отделять и изолировать, обычно путем глубокого геологического хранения, на десятки тысяч лет.

Кстати, хранение ядерных отходов в США убедительный вопрос. Отработанное ядерное топливо в США существует в 33 различных штатах, где оно хранится на 75 объектах. Отходы растут на 2,000 тонн каждый год, а огромные обязательства приближаются к 30 миллиардам долларов.

Было предложено временное решение для хранения на двух площадках: одна в Нью-Мексико под названием Holtec и одна в Техасе под названием ISP. Оба они должны лежать в пермском бассейне, но спорны отчасти из-за растущего числа землетрясение. В сенате США был предложен новый законопроект, чтобы остановить это.

Малые модульные реакторы.

ММР — это небольшой модульный реактор, который сводит к минимуму первую проблему сверху — долгое время на разрешение, регулирование и строительство атомной станции. ММР обычно производит 300 МВт электроэнергии и предназначена для установки на заводе. Такой реактор мог бы питать более 200,000 50 домов. Существует более XNUMX различных конструкций ММР.

Министерство энергетики провело на сегодняшний день более 1.2 миллиарда долларов на ММР, и теперь хочет выделить таким компаниям, как NuScale, еще не менее 5.5 миллиардов долларов на разработку и демонстрацию конструкций ММР в течение следующего десятилетия. Практическое применение возможно через 10-20 лет.

Как скоро ядерный синтез?

При синтезе водорода высвобождается огромное количество энергии, как показали водородные бомбы, взорвавшие Тихий океан в 1950-х годах. В совместное европейское предприятие под названием JET в Оксфордшире, Великобритания, огромный магнит в форме пончика содержит плазму, нагретую до сверхвысокой температуры в 100 миллионов градусов.

Команда недавно объявила, что удвоила вырабатываемую термоядерную энергию, что является большим шагом вперед. Синтез водорода продолжался около 5 секунд — большой шаг вперед по сравнению с предыдущими тестами. Плазма внутри магнита-бублика имитировала условия внутри нашего Солнца в течение этих 5 секунд. Термоядерный синтез, конечно же, является источником солнечной энергии.

Следующий шаг будет сделан в более крупной и лучшей лаборатории под названием Iter во Франции, запуск которой ожидается в 2035 году. Привлекательность заключается в том, что 1 фунт термоядерного топлива будет генерировать в 10 миллионов раз больше энергии, чем 1 фунт угля, нефти или газ. Но до коммерческого применения термоядерного синтеза еще несколько десятилетий, так что это не решение проблемы изменения климата до 2050 года.

Путь вперед.

Ядерная энергия — это чистая энергия, и объекты компактны по сравнению с площадью ветряных электростанций, но стоят дороже. Атомная энергия также выбрасывает гораздо меньше парниковых газов при производстве таких материалов, как бетон и сталь, используемых для строительства ядерного реактора. Помимо Чернобыля в 1986 году, атомная энергетика также имеет отличные показатели безопасности. Фукусима в 2011 году была ужасающей, но никто не погиб.

Но упомянутые выше опасения означают, что ядерная энергия не является практическим решением для замены природного газа в Европе, если его цена будет продолжать расти или если санкции, связанные с войной, или ответные меры по санкциям приведут к закрытию потока газа из России.

Также маловероятно, что ядерная энергетика могла бы внести большой вклад в сокращение глобальных выбросов парниковых газов, поскольку она способствовала только 4.4% мирового потребления энергии в 2020 году. Разрешения, правила, строительство и расходы на новые атомные электростанции — это слишком много. И исходная черта для большинства европейских стран слишком далека — доли потребления ядерной энергии составляют всего 6.7% в Великобритании, 4.9% в Германии и 8.6% в США — если не удастся быстро воскресить законсервированные ядерные реакторы.