Izazovi rata i klime

Britanski premijer je prošlog tjedna rekao da bi mogao razmisliti o prelasku na nuklearnu energiju kako bi nadoknadio rastuće cijene prirodnog plina, koje su u Europi narasle za oko 150 posto od početka rata u Ukrajini. Ovo povećanje cijene je više nego dvostruko.

To bi također podržalo snažan klimatski stav Ujedinjenog Kraljevstva o neto emisijama stakleničkih plinova (GHG) - jer nuklearna energija isporučuje zelenu energiju. Međutim, u drugim aspektima nije tako čist – vidi dolje.

No, visokoenergetske zemlje udaljavaju se od nuklearne energije prema prirodnom plinu. Bloomberg Green Newsletter navodi da je njemačka proizvodnja nuklearne energije 2021. bila 60% niža od svog vrhunca, u Velikoj Britaniji 50% niža, a u Japanu 87% niža.

Uz rat koji bjesni u Ukrajini, jedan je promatrač sugerirao da bi Njemačka, ako se suoči s plinskom krizom, mogla ponovno otvoriti nuklearne elektrane koje su bile zatvorene. Njemačka uvozi 49% svog plina iz Rusije.

Zahtijeva li nuklearna energija još jedan pogled kao alternativa energiji prirodnog plina i kao način dekarbonizacije svijeta?

Prirodni plin naspram nuklearne u Europi.

Ako je Rusija isključila glavni plinovod prema Njemačkoj, Sjeverni tok 1, kako bi Njemačka i druge europske zemlje mogle zamijeniti plin? Novi blizanac plinovoda, Sjeverni tok 2, neće biti od pomoći jer ga je nedavno zatvorila Njemačka, navodeći rat u Ukrajini, prije nego što je uopće počeo dopremati plin iz Rusije.

Jedno od rješenja bilo bi povećanje uvoza LNG-a u Europu od strane vodećih izvoznika Australije, Katara i SAD-a. Samo treba više izvoznih terminala i više specijaliziranih LNG teretnih tankera.

Je li nuklearna mogućnost zamjene energije prirodnog plina? Ne lako, jer 28 od 34 zemlje u Europi je 2020. godine potrošio više energije prirodnog plina nego nuklearne.

Njemačka je konzumirala 2.6 Exajoula (EJ) više energije iz plina nego iz nuklearne. Sljedeće najveće razlike su Italija (2.4 EJ) i Velika Britanija (2.2 EJ).

Većina zemalja ovisi o prirodnom plinu više nego o nuklearnom. Francuska je jedina velika iznimka jer 37% francuske električne energije osiguravaju nuklearne elektrane — nuklearna energija se troši znatno više od prirodnog plina (1.7 EJ više).

Pogled na klimu.

Prirodni plin je fosilno gorivo, osim ako nije dobiven iz otpada. Mnogi su tvrdili da će plin biti mostno gorivo u prelasku na obnovljive izvore energije, jer gori dvostruko čistije od ugljena i nafte. Na primjer, naftni glavni bp Energetska perspektiva 2020 pretpostavljeni budući scenariji u kojima bi plin bio dominantno fosilno gorivo potrebno za postizanje neto nule do 2050. godine, ali to bi bila samo polovica količine energije koja dolazi iz vjetra, sunca i vode.

No, jačanje nekih nuklearnih elektrana sigurno bi pomoglo u smanjenju emisija stakleničkih plinova i smanjenju ovisnosti o elektranama na plin i ugljen.

Bill Gates dodaje još jednu pozitivu za nuklearnu energiju. U svojoj knjizi Kako izbjeći klimatsku katastrofu, Gates kaže da za svaku funtu građevinskog materijala nuklearni reaktor daje mnogo više energije od tradicionalnih obnovljivih izvora. Solarni, hidro i vjetrosistemi zahtijevaju 10-15 puta više betona i čelika nego izgradnja nuklearnog reaktora, za istu jedinicu proizvedene energije. To je velika stvar, kaže, jer ima puno emisija stakleničkih plinova kada proizvodnja ove betonske i čelične materijale.

Što bi bilo potrebno da se sav europski prirodni plin zamijeni nuklearnom energijom? Jedna procjena je 50-150 novih nuklearnih elektrana. U prosjeku za 34 zemlje, to bi značilo da bi svaka zemlja morala izgraditi otprilike 1-4 nuklearne elektrane. Možda je to izvedivo do 2050., ali sporna pitanja o kojima se raspravlja u nastavku učinila bi to vrlo malo vjerojatnim.

Sporna nuklearna pitanja.

Dva velika problema su da je nuklearnom reaktoru potrebno dugo vremena da se dopusti, regulira i izgradi, a također je skup i obično premašuje proračun. Usporedite to s obnovljivim izvorima energije od vjetra i sunca i baterija koji su sve vrijeme sve jeftiniji.

Drugo, istrošeno nuklearno gorivo je radioaktivno i užasno je teško biti siguran da će podzemno skladište dugo biti sigurno. Iako je samo a mali dio nuklearnog otpada je dugovječna i visoko radioaktivna (3% ukupnog broja), potrebno ga je odvojiti i izolirati, obično dubokim geološkim skladištenjem, na desetke tisuća godina.

Kao bočna traka, skladištenje nuklearnog otpada u SAD-u je a uvjerljivo pitanje. Otpadno nuklearno gorivo u SAD-u postoji u 33 različite države gdje je pohranjeno na 75 lokacija. Otpad svake godine naraste za 2,000 tona, a ogromna obveza približava se 30 milijardi dolara.

Predloženo je privremeno rješenje za skladištenje na dvije lokacije: jednom u Novom Meksiku pod nazivom Holtec i jednom u Teksasu pod nazivom ISP. Oba bi se nalazila u permskom bazenu, ali su kontroverzna dijelom zbog sve većeg broja potresa. U američkom senatu predložen je novi zakon kako bi se to spriječilo.

Mali modularni reaktori.

SMR je mali modularni reaktor koji minimizira prvi problem odozgo - dugo vremena za dopuštanje, regulaciju i izgradnju nuklearne elektrane. SMR tipično proizvodi 300 MW električne energije, a dizajniran je za izgradnju u tvornici. Takav bi reaktor mogao napajati preko 200,000 domova. Postoji preko 50 različitih dizajna za SMR.

DOE je potrošio više od 1.2 milijarde dolara na SMR-ove do danas, a sada želi tvrtkama kao što je NuScale dati barem 5.5 milijardi dolara više za razvoj i demonstriranje SMR dizajna tijekom sljedećeg desetljeća. Praktična primjena je vjerojatno za 10-20 godina.

Koliko brzo nuklearna fuzija?

Fuzija vodika oslobađa neumjerenu količinu energije, kao što su pokazale vodikove bombe koje su osvijetlile Pacifik 1950-ih. U zajedničkog europskog poduzeća nazvan JET u Oxfordshireu, UK, golemi magnet u obliku krafne sadrži plazmu koja se zagrijava na ultravisoku temperaturu od 100 milijuna stupnjeva.

Tim je nedavno objavio da su udvostručili proizvedenu energiju fuzije, što je veliki korak naprijed. Fuzija vodika trajala je oko 5 sekundi – veliki napredak u odnosu na prethodne testove. Plazma unutar magneta za krafne oponašala je uvjete u unutrašnjosti našeg sunca ovih 5 sekundi. Fuzija je naravno izvor sunčeve energije.

Sljedeći korak dogodit će se u većem i boljem laboratoriju u Francuskoj pod nazivom Iter, čiji se početak rada očekuje 2035. Privlačnost je u tome što će 1 funta fuzijskog goriva generirati više od 10 milijuna puta više energije od 1 funte ugljena, nafte ili plin. No, komercijalna primjena fuzije je desetljećima daleko, pa nije rješenje za klimatske promjene prije 2050. godine.

Put prema naprijed.

Nuklearna energija je čista energija i objekti su kompaktni u usporedbi s površinama vjetroelektrana, ali su skuplji. Nuclear također emitira mnogo manje stakleničkih plinova kada proizvodi materijale poput betona i čelika koji se koriste za izgradnju nuklearnog reaktora. Nuclear također ima odličan sigurnosni rekord osim Černobila 1986. Fukushima je 2011. bila zastrašujuća, ali nijedan život nije izgubljen.

No, gore spomenute zabrinutosti znače da nuklearna energija nije praktično rješenje za zamjenu prirodnog plina u Europi ako njegova cijena nastavi rasti ili ako ratne sankcije ili vraćanje sankcija dovedu do zatvaranja dotoka plina iz Rusije.

Također je malo vjerojatno da bi nuklearna energija mogla dati veliki doprinos smanjenju globalnih emisija stakleničkih plinova jer je pridonijela samo 4.4% svjetske potrošnje energije 2020. Dozvole, propisi, gradnja i troškovi novoizgrađenih nuklearnih elektrana jednostavno su previše. A početna crta je predaleko unatrag za većinu europskih zemalja - udio potrošnje nuklearne energije je samo 6.7% u Velikoj Britaniji, 4.9% u Njemačkoj i 8.6% u SAD-u - osim ako se nuklearni reaktori koji se zatvaraju ne mogu brzo oživjeti.