Izazovi rata i klime

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

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

Ali visokoenergetske zemlje se pomjeraju od nuklearne energije prema prirodnom plinu. Bloomberg Green Newsletter navodi da je proizvodnja nuklearne energije u Njemačkoj 2021. bila 60 posto niža od svog vrhunca, u Velikoj Britaniji 50 posto niža, a japanska za 87 posto.

S obzirom na rat koji bjesni u Ukrajini, jedan posmatrač je sugerirao da bi Njemačka, ako se suoči s gasnom krizom, mogla ponovo otvoriti nuklearne elektrane koje su bile zatvorene. Njemačka uvozi 49% svog gasa iz Rusije.

Da li nuklearna energija opravdava još jedan pogled na alternativu energiji prirodnog gasa i kao način za dekarbonizaciju svijeta?

Prirodni gas protiv nuklearne energije u Evropi.

Ako bi Rusija isključila glavni gasovod za Nemačku, Severni tok 1, kako bi Nemačka i druge evropske zemlje mogle da zamene gas? Novi blizanac gasovoda, Severni tok 2, neće biti od pomoći jer ga je nedavno zatvorila Nemačka, navodeći rat u Ukrajini, pre nego što je uopšte počeo da doprema gas iz Rusije.

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

Da li je nuklearna energija opcija za zamjenu energije prirodnog plina? Nije lako, jer 28 od 34 zemlje u Evropi je 2020. godine potrošio više energije prirodnog gasa nego nuklearne.

Njemačka je konzumirala 2.6 Exajoula (EJ) više energije iz gasa 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 jedini veliki izuzetak jer 37% francuske električne energije obezbjeđuju nuklearne elektrane — nuklearna energija se troši znatno više od prirodnog plina (1.7 EJ više).

Climate viewpoint.

Prirodni plin je fosilno gorivo, osim ako nije nastao iz otpada. Mnogi su tvrdili da će plin biti mostno gorivo u prelasku na obnovljive izvore energije, jer sagorijeva dvostruko čistije od uglja i nafte. Na primjer, naftni glavni bp Energetski izgledi 2020 pretpostavljeni budući scenariji u kojima bi gas bio dominantno fosilno gorivo potrebno da se do 2050. dosegne nulta vrijednost, ali to bi bila samo polovina količine energije koja dolazi iz vjetra, sunca i vode.

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

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 energije. 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 on, jer postoji mnogo emisija stakleničkih plinova kada Proizvodnja ovih betonskih i čeličnih materijala.

Šta bi bilo potrebno da se sav evropski prirodni gas 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 izvodljivo do 2050. godine, ali sporna pitanja o kojima se govori u nastavku učinila bi to vrlo malo vjerojatnim.

Sporna nuklearna pitanja.

Dva velika problema su da je nuklearnom reaktoru potrebno mnogo vremena da se dozvoli, reguliše i izgradi, a takođe je skup i obično premašuje budžet. Usporedite ovo s obnovljivim izvorima energije od vjetra i sunca i baterija koji su sve vrijeme sve jeftiniji.

Drugo, istrošeno nuklearno gorivo je radioaktivno i strašno je teško biti siguran da će podzemno skladište dugo biti sigurno. Iako samo a mali dio nuklearnog otpada je dugovječna i visoko radioaktivna (3% od ukupnog broja), potrebno je odvojiti i izolovati, obično dubokim geološkim skladištenjem, desetinama hiljada godina.

Kao bočna traka, skladištenje nuklearnog otpada u SAD je a uvjerljivo pitanje. Otpadno nuklearno gorivo u SAD-u postoji u 33 različite države gdje je pohranjeno na 75 lokacija. Otpad svake godine raste za 2,000 tona, a ogromna obaveza se približava 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 basenu, ali su kontroverzna dijelom zbog sve većeg broja zemljotresi. U američkom senatu predložen je novi zakon kako bi se ovo zaustavilo.

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 i dizajniran je da se gradi u fabrici. Takav reaktor mogao bi 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 dati kompanijama kao što je NuScale najmanje 5.5 milijardi dolara više za razvoj i demonstraciju SMR dizajna u narednoj deceniji. Praktična primjena je vjerovatno za 10-20 godina.

Koliko brzo nuklearna fuzija?

Fuzija vodonika oslobađa neumjerenu količinu energije, kao što su pokazale hidrogenske bombe koje su osvijetlile Pacifik 1950-ih. U zajedničko evropsko preduzeće nazvan JET u Oksfordširu, Velika Britanija, ogroman magnet u obliku krofne sadrži plazmu koja se zagreva na ultra-visoku temperaturu od 100 miliona stepeni.

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

Sljedeći korak dogodit će se u većoj i boljoj laboratoriji u Francuskoj pod nazivom Iter, za koju se očekuje da počne 2035. Privlačnost je u tome što će 1 funta fuzionog goriva proizvesti više od 10 miliona puta više energije od 1 funte uglja, nafte ili gas. Ali komercijalna primjena fuzije je desetljećima daleko, tako da nije rješenje za klimatske promjene prije 2050. godine.

Napred.

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

Ali gore spomenute zabrinutosti znače da nuklearna energija nije praktično rješenje za zamjenu prirodnog plina u Europi ako njegova cijena nastavi da raste ili ako sankcije vezane za rat ili vraćanje sankcija dovedu do zatvaranja dotoka plina iz Rusije.

Također je malo vjerovatno da bi nuklearna energija mogla dati veliki doprinos smanjenju globalnih emisija stakleničkih plinova jer je samo doprinijela 4.4% globalne potrošnje energije 2020. Dozvole, propisi, izgradnja i troškovi novoizgrađenih nuklearnih elektrana su jednostavno previše. A početna linija je predaleko unatrag za većinu evropskih 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 ne mogu brzo oživjeti.