אתגרי המלחמה והאקלים

ראש ממשלת בריטניה אמר בשבוע שעבר שהוא עשוי לשקול מעבר לאנרגיה גרעינית כדי לקזז את עליית מחירי הגז הטבעי, שעלו באירופה בכ-150% מאז תחילת המלחמה באוקראינה. עליית המחירים הזו היא יותר מכפול.

זה גם יתמוך בעמדת האקלים החזקה של בריטניה של פליטת גזי חממה (GHG) נטו - מכיוון שכוח גרעיני מספק אנרגיה ירוקה. עם זאת, זה לא כל כך נקי מבחינות אחרות - ראה להלן.

אבל מדינות בעלות אנרגיה גבוהה התרחקו מגרעין לכיוון גז טבעי. הניוזלטר של בלומברג גרין אמר כי ייצור הכוח הגרעיני של גרמניה בשנת 2021 היה נמוך ב-60% מהשיא, של בריטניה היה נמוך ב-50%, ושל יפן היה נמוך ב-87%.

עם התחוללות המלחמה באוקראינה, משקיף אחד הציע שגרמניה, אם תעמוד בפני מחנק גז, עלולה לפתוח מחדש תחנות כוח גרעיניות שהורדו. גרמניה מייבאת 49% מהגז שלה מרוסיה.

האם כוח גרעיני מצדיק מבט נוסף כאלטרנטיבה לאנרגיית גז טבעי וכדרך להפחתת פחמן בעולם?

גז טבעי מול גרעיני באירופה.

אם רוסיה תכבה את הצינור הראשי לגרמניה, נורדסטרים 1, איך גרמניה ומדינות אחרות באירופה יכולות להחליף את הגז? תאום הצינור החדש, Nordstream 2, לא יעזור מכיוון שהוא נסגר לאחרונה על ידי גרמניה, תוך ציון מלחמת אוקראינה, עוד לפני שהחלה להזרים גז מרוסיה.

פתרון אחד יהיה להגביר את היבוא של LNG לאירופה על ידי היצואנים המובילים אוסטרליה, קטאר וארה"ב. רק צריך עוד מסופי יצוא ועוד מכליות מטען LNG מיוחדות.

האם גרעין היא אופציה להחליף את אנרגיית הגז הטבעי? לא בקלות, כי 28 מתוך 34 מדינות באירופה בשנת 2020 צרכו יותר אנרגיית גז טבעי מאשר גרעיני.

גרמניה צרכה 2.6 Exajoule (EJ) יותר אנרגיה מגז מאשר מגרעין. ההפרשים הבאים בגודלם הם איטליה (2.4 EJ) ובריטניה (2.2 EJ).

רוב המדינות תלויות בגז טבעי יותר מאשר בגרעין. צרפת היא החריג הגדול היחיד מכיוון ש-37% מהחשמל של צרפת מסופק על ידי מפעלים גרעיניים - האנרגיה הגרעינית הנצרכת היא משמעותית יותר מגז טבעי (1.7 EJ יותר).

נקודת מבט אקלימית.

גז טבעי הוא דלק מאובנים, אלא אם כן מקורו בפסולת. רבים טענו שגז יהווה דלק גשר במעבר לאנרגיה מתחדשת, מכיוון שהוא נשרף נקי פי שניים מפחם ונפט. לדוגמה, ה-bp של שמן הגדול אנרגיה Outlook 2020 הניח תרחישים עתידיים שבהם גז יהיה הדלק המאובנים הדומיננטי הדרוש כדי להגיע לאפס נטו עד 2050, אך זו תהיה רק ​​מחצית מכמות האנרגיה שמגיעה מרוח, שמש והידרו.

אבל חיזוק של כמה תחנות כוח גרעיניות בהחלט יעזור להפחית את פליטת גזי החממה ולהפחית את התלות בתחנות כוח גז ופחם.

ביל גייטס מוסיף עוד חיובי לגרעין. בספר שלו כיצד להימנע מאסון אקלים, גייטס אומר כי עבור כל קילוגרם של חומר בנייה כור גרעיני מספק הרבה יותר אנרגיה מאשר אנרגיה מתחדשת מסורתית. מערכות שמש, הידרו ורוח דורשות פי 10-15 יותר בטון ופלדה מאשר בניית כור גרעיני, עבור אותה יחידת אנרגיה המיוצרת. זה עניין גדול, הוא אומר, כי יש הרבה פליטות גזי חממה כאשר ייצור חומרי הבטון והפלדה הללו.

מה יידרש כדי להחליף את כל הגז הטבעי באירופה באנרגיה גרעינית? הערכה אחת הוא 50-150 תחנות כוח גרעיניות חדשות. אם ממוצע על פני 34 מדינות, זה אומר שכל מדינה תצטרך לבנות בערך 1-4 תחנות כוח גרעיניות. אולי זה ניתן לביצוע עד 2050, אבל הנושאים השנויים במחלוקת שנדונו להלן יהפכו את זה לבלתי סביר מאוד.

סוגיות גרעיניות שנויות במחלוקת.

שתי בעיות גדולות הן שלכור גרעיני לוקח הרבה זמן להתיר, להסדיר ולבנות, והוא גם יקר ובדרך כלל מעבר לתקציב. יש להשוות את זה עם רוח ושמש וסוללות מתחדשות שהולכות ונעשות זולות יותר כל הזמן.

שנית, דלק גרעיני מושקע הוא רדיואקטיבי וקשה מאוד להיות בטוח שאחסון תת-קרקעי יהיה בטוח לאורך זמן. למרות שרק א חלק קטן של פסולת גרעינית הוא בעל חיים ארוך ומאוד רדיואקטיבי (3% מהכלל), זה צריך להיות מופרד ולבודד, בדרך כלל על ידי אחסון גיאולוגי עמוק, במשך עשרות אלפי שנים.

בתור סרגל צד, אחסון פסולת גרעינית בארה"ב הוא א נושא משכנע. הפסולת הדלק הגרעיני בארה"ב קיימת ב-33 מדינות שונות שבהן הוא מאוחסן ב-75 אתרים. הפסולת גדלה ב-2,000 טון מדי שנה והאחריות העצומה מתקרבת ל-30 מיליארד דולר.

הוצע פתרון זמני לאחסון בשני אתרים: אחד בניו מקסיקו בשם Holtec ואחד בטקסס בשם ISP. שני אלה יהיו באגן הפרמיאן, אך שנויים במחלוקת בין השאר בגלל מספר הולך וגדל של רעידות אדמה. הצעת חוק חדשה בסנאט האמריקאי הוצעה כדי לעצור את זה.

כורים מודולריים קטנים.

SMR הוא כור מודולרי קטן שממזער את הבעיה הראשונה מלמעלה - זמן רב להתיר, לווסת ולבנות מפעל גרעיני. SMR מייצר בדרך כלל 300 MW של חשמל, והוא מיועד להיבנות במפעל. כור כזה יכול להפעיל יותר מ-200,000 בתים. קיימים למעלה מ-50 עיצובים שונים עבור SMRs.

DOE בילה יותר מ-1.2 מיליארד דולר על SMR עד כה, וכעת הוא רוצה לתת לחברות כמו NuScale לפחות 5.5 מיליארד דולר יותר לפתח ולהדגים עיצובי SMR במהלך העשור הבא. יישום מעשי הוא כנראה 10-20 שנים.

תוך כמה זמן היתוך גרעיני?

היתוך מימן משחרר כמות מוגזמת של אנרגיה, כפי שהוכח על ידי פצצות מימן שהאירו את האוקיינוס ​​השקט בשנות ה-1950. ב מפעל אירופי משותף בשם JET באוקספורדשייר, בריטניה, מגנט ענק בצורת סופגניה מכיל פלזמה שמחוממת לטמפרטורה גבוהה במיוחד של 100 מיליון מעלות.

הצוות הודיע ​​לאחרונה שהם הכפילו את אנרגיית ההיתוך המיוצרת, צעד גדול קדימה. היתוך המימן המשיך במשך כ-5 שניות - התקדמות גדולה ביחס לבדיקות קודמות. הפלזמה בתוך מגנט הסופגניה חיקה את התנאים בפנים השמש שלנו במשך 5 שניות אלה. היתוך הוא כמובן מקור האנרגיה של השמש.

השלב הבא יקרה במעבדה גדולה וטובה יותר בצרפת בשם איטר, שצפויה להתחיל לפעול בשנת 2035. האטרקציה היא ש-1 פאונד של דלק היתוך יפיק יותר מפי 10 מיליון אנרגיה מ-1 פאונד של פחם, נפט, או גַז. אבל היישום המסחרי של היתוך עוד עשרות שנים, ולכן אינו פתרון לשינויי אקלים לפני 2050.

דרך קדימה.

אנרגיה גרעינית היא אנרגיה נקייה והמתקנים הם קומפקטיים בהשוואה לשטח של חוות רוח אך הם יקרים יותר. גרעין גם פולט הרבה פחות גזי חממה בעת ייצור החומרים כמו בטון ופלדה המשמשים לבניית כור גרעיני. לגרעין יש גם רקורד בטיחותי גדול מלבד צ'רנוביל ב-1986. פוקושימה ב-2011 הייתה מפחידה, אבל לא אבדו חיים.

אבל החששות שהוזכרו לעיל אומרות שגרעין אינו פתרון מעשי להחלפת הגז הטבעי באירופה אם מחירו ממשיך לעלות או אם סנקציות הקשורות למלחמה או החזר סנקציות יובילו לסגירת זרם הגז מרוסיה.

זה גם לא סביר שגרעין יכול לתרום תרומה גדולה להקלה על פליטת גזי החממה העולמית מכיוון שהוא תרם רק 4.4% מצריכת האנרגיה העולמית בשנת 2020. ההיתרים, התקנות, הבנייה וההוצאות של מפעלים גרעיניים חדשים הם פשוט יותר מדי. וקו הזינוק רחוק מדי אחורה עבור רוב מדינות אירופה - חלקי צריכת האנרגיה הגרעינית הם רק 6.7% בבריטניה, 4.9% בגרמניה ו-8.6% בארה"ב - אלא אם כן ניתן להחיות כורים גרעיניים עם נפטלין במהירות.