الطاقة المتجددة مقابل الثوريوم وطاقة الاندماج: مستقبل الطاقة P5

 تمامًا مثل الطريقة التي لا تولد بها الطاقة الشمسية الطاقة على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع ، فهي أيضًا لا تعمل بشكل جيد في بعض الأماكن في العالم مقارنة بأماكن أخرى. صدقني ، قادمًا من كندا ، هناك بضعة أشهر حيث بالكاد ترى الشمس. من المحتمل أن يكون الأمر أسوأ بكثير في دول الشمال وروسيا - وربما يفسر ذلك أيضًا الكمية الكبيرة من المعادن الثقيلة والفودكا التي تتمتع بها هناك.

ولكن كما هو مذكور في الجزء السابق من سلسلة مستقبل الطاقة هذه ، الطاقة الشمسية ليست اللعبة المتجددة الوحيدة في المدينة. في الواقع ، هناك مجموعة متنوعة من خيارات الطاقة المتجددة التي تتطور تقنيتها بنفس سرعة الطاقة الشمسية ، والتي تتفوق تكاليفها وإنتاج الكهرباء (في بعض الحالات) على الطاقة الشمسية.

على الجانب الآخر ، سنتحدث أيضًا عما أحب أن أسميه "مصادر الطاقة المتجددة البدل". هذه مصادر طاقة جديدة وقوية بشكل لا يصدق ولا تنتج أي انبعاثات كربونية ، لكن تكاليفها الثانوية على البيئة والمجتمع لم تتم دراستها بعد (وقد تكون ضارة).

إجمالاً ، النقطة التي سنستكشفها هنا هي أنه في حين أن الطاقة الشمسية ستصبح مصدر الطاقة المهيمن بحلول منتصف القرن ، فإن المستقبل سيتكون أيضًا من مزيج من الطاقة من مصادر الطاقة المتجددة وحروف البدل. لذلك دعونا نبدأ مع ذلك المتجدد نيمبي حول العالم يكرهون بشغف.

طاقة الرياح ، ما لم يعرفه دون كيشوت

عندما يتحدث النقاد عن الطاقة المتجددة ، فإن معظمهم يتجمع في مزارع الرياح جنبًا إلى جنب مع الطاقة الشمسية. السبب؟ حسنًا ، من بين جميع مصادر الطاقة المتجددة في السوق ، فإن طواحين الهواء العملاقة هي الأكثر وضوحًا - فهي تبرز مثل الإبهام المؤلم على طول حقول المزارعين ومناظر الواجهة البحرية المنعزلة (وغير المعزولة) في أجزاء كثيرة من العالم.

ولكن في حين أن أ الدائرة الصوتية يكرهونهم ، في بعض أنحاء العالم ، يقومون بإحداث ثورة في مزيج الطاقة. هذا لأنه في حين أن بعض البلدان تنعم بالشمس ، فإن البعض الآخر لديه رياح والكثير منها. ما كان في السابق ملف مزعج تدمير المظلة ، وإغلاق النوافذ ، وتصفيف الشعر تم زراعتها (خاصة خلال السنوات الخمس إلى السبع الماضية) لتصبح مركزًا قويًا لتوليد الطاقة المتجددة.

خذ بلدان الشمال ، على سبيل المثال. تنمو طاقة الرياح بمثل هذا الارتفاع السريع في فنلندا والدنمارك لدرجة أنها تلتهم هوامش الربح لمحطات الطاقة التي تعمل بالفحم. بالمناسبة ، هذه محطات لتوليد الطاقة بالفحم كان من المفترض أن تحمي هذه البلدان من الطاقة المتجددة "غير الموثوق بها". الآن ، تخطط الدنمارك وفنلندا لإيقاف تشغيل محطات الطاقة هذه ، 2,000 ميغاواط من الطاقة القذرة ، من النظام بواسطة 2030.

لكن هذا ليس كل شيء يا رفاق! دخلت الدنمارك في نشاط كبير في مجال طاقة الرياح لدرجة أنها تخطط للتخلص التدريجي من الفحم تمامًا بحلول عام 2030 وتحويل اقتصادها بالكامل إلى طاقة متجددة (معظمها من طاقة الرياح) بواسطة 2050. وفي الوقت نفسه ، تصميمات جديدة لطواحين الهواء (مثل. صورة واحدة؟, اثنان) تخرج طوال الوقت والتي يمكن أن تحدث ثورة في الصناعة وربما تجعل طاقة الرياح جذابة للبلدان الغنية بالشمس كما هي بالنسبة للبلدان الغنية بالرياح.

زراعة الأمواج

فيما يتعلق بطواحين الهواء ، ولكنها مدفونة في أعماق البحار ، هي ثالث أكثر أشكال الطاقة المتجددة إثارة للاهتمام: المد والجزر. تشبه طواحين المد والجزر طواحين الهواء ، ولكن بدلاً من جمع الطاقة من الرياح ، فإنها تجمع طاقتها من المد والجزر في المحيط.

مزارع المد والجزر ليست بنفس الشعبية تقريبًا ، كما أنها لا تجتذب الكثير من الاستثمار ، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. لهذا السبب ، لن يكون المد والجزر لاعباً رئيسياً في مزيج الطاقة المتجددة خارج عدد قليل من البلدان ، مثل المملكة المتحدة. هذا عار لأنه ، وفقًا للجنة الاستبصار البحري في المملكة المتحدة ، إذا استحوذنا على 0.1 في المائة فقط من طاقة المد الحركية للأرض ، فسيكون ذلك كافياً لتزويد العالم بالطاقة.

تتمتع طاقة المد والجزر أيضًا ببعض المزايا الفريدة مقارنة بالطاقة الشمسية وطاقة الرياح. على سبيل المثال ، على عكس الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ، يعمل المد والجزر على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع. المد والجزر شبه ثابت ، لذا فأنت تعرف دائمًا مقدار الطاقة التي ستولدها خلال أي يوم - رائعة للتنبؤ والتخطيط. والأهم من ذلك بالنسبة إلى NIMBYs الموجودة هناك ، نظرًا لأن مزارع المد والجزر تقع في قاع المحيط ، فهي بعيدة عن الأنظار وبعيدًا عن الأذهان.

مصادر الطاقة المتجددة القديمة: الطاقة المائية والحرارية الجوفية

قد تعتقد أنه من الغريب أنه عند الحديث عن مصادر الطاقة المتجددة ، فإننا لا نعطي الكثير من وقت البث لبعض أقدم وأشهر أشكال مصادر الطاقة المتجددة: الطاقة المائية والطاقة الحرارية الأرضية. حسنًا ، هناك سبب وجيه لذلك: سيؤدي تغير المناخ قريبًا إلى تآكل إنتاج الطاقة المائية ، بينما ستنمو الطاقة الحرارية الأرضية أقل اقتصادا مقارنة بالطاقة الشمسية وطاقة الرياح. لكن دعونا نحفر أعمق قليلاً.

تتغذى معظم السدود الكهرومائية في العالم من الأنهار والبحيرات الكبيرة التي تغذيها الذوبان الموسمي للأنهار الجليدية من سلاسل الجبال القريبة ، وبدرجة أقل ، المياه الجوفية من المناطق الممطرة المرتفعة فوق مستوى سطح البحر. على مدى العقود القادمة ، من المقرر أن يقلل تغير المناخ (يذوب أو يجف) كمية المياه التي تأتي من كلا مصدري المياه هذين.

يمكن رؤية مثال على ذلك في البرازيل ، وهي دولة بها واحدة من أكثر مزيج الطاقة خضرة في العالم ، وتولد أكثر من 75 في المائة من طاقتها من الطاقة الكهرومائية. في السنوات الأخيرة ، أدى انخفاض هطول الأمطار وزيادة حالات الجفاف تسبب في انقطاع التيار الكهربائي بشكل منتظم (انقطاع التيار الكهربي وانقطاع التيار الكهربائي) طوال معظم أوقات العام. ستصبح نقاط ضعف الطاقة هذه أكثر شيوعًا مع مرور كل عقد ، مما يجبر البلدان التي تعتمد على الطاقة المائية على استثمار دولاراتها المتجددة في مكان آخر.

وفي الوقت نفسه ، فإن مفهوم الطاقة الحرارية الأرضية أساسي بما فيه الكفاية: تحت عمق معين ، تكون الأرض دائمًا ساخنة ؛ حفر حفرة عميقة ، وإسقاط بعض الأنابيب ، وصب الماء فيها ، وجمع البخار الساخن المتصاعد ، واستخدام هذا البخار لتشغيل التوربينات وتوليد الطاقة.

في بعض البلدان مثل أيسلندا ، حيث "تنعم" بعدد كبير من البراكين ، تعد الطاقة الحرارية الأرضية مولدًا هائلاً للطاقة الحرة والخضراء - فهي تنتج ما يقرب من 30 بالمائة من طاقة آيسلندا. وفي مناطق محددة من العالم لها خصائص تكتونية متشابهة ، يعد الاستثمار فيها شكلًا مفيدًا من أشكال الطاقة. ولكن في معظم الأماكن الأخرى ، تكون محطات الطاقة الحرارية الأرضية باهظة الثمن ، ومع انخفاض أسعار الطاقة الشمسية وطاقة الرياح كل عام ، فإن الطاقة الحرارية الأرضية لن تكون كذلك. تكون قادرة على المنافسة في معظم البلدان.

الطاقة المتجددة البدل

غالبًا ما يقول معارضو مصادر الطاقة المتجددة أنه نظرًا لعدم موثوقيتها ، نحتاج إلى الاستثمار في مصادر طاقة كبيرة وثابتة وقذرة - مثل الفحم والنفط والغاز الطبيعي المسال - لتوفير كميات ثابتة من الطاقة لتلبية احتياجاتنا. يشار إلى مصادر الطاقة هذه بمصادر طاقة "التحميل الأساسي" لأنها كانت بمثابة العمود الفقري لنظام الطاقة لدينا. ولكن في بعض أنحاء العالم ، وخاصة دول مثل فرنسا ، كانت الطاقة النووية هي مصدر طاقة الحمل الأساسي المفضل.

كانت الطاقة النووية جزءًا من مزيج الطاقة العالمي منذ نهاية الحرب العالمية الثانية. بينما تنتج تقنيًا كمية كبيرة من الطاقة الخالية من الكربون ، فإن الآثار الجانبية من حيث النفايات السامة والحوادث النووية وانتشار الأسلحة النووية جعلت الاستثمارات الحديثة في الطاقة النووية أقرب إلى المستحيل.

ومع ذلك ، فإن الطاقة النووية ليست هي اللعبة الوحيدة في المدينة. هناك نوعان جديدان من مصادر الطاقة غير المتجددة تستحق الحديث عنها: الثوريوم والطاقة الاندماجية. فكر في هذه على أنها طاقة نووية من الجيل التالي ، لكنها أنظف وأكثر أمانًا وأقوى بكثير.

الثوريوم والانصهار قاب قوسين أو أدنى؟

تعمل مفاعلات الثوريوم على نترات الثوريوم ، وهو مصدر وفير أربع مرات أكثر من اليورانيوم. كما أنها تولد طاقة أكثر بكثير من المفاعلات التي تعمل باليورانيوم ، وتنتج نفايات أقل ، ولا يمكن تحويلها إلى قنابل من الدرجة الأولى ، كما أنها مقاومة للانصهار تقريبًا. (شاهد شرحًا مدته خمس دقائق لمفاعلات الثوريوم هنا.)

وفي الوقت نفسه ، تعمل مفاعلات الاندماج بشكل أساسي على مياه البحر - أو على وجه الدقة ، مزيج من نظائر الهيدروجين التريتيوم والديوتيريوم. حيث تولد المفاعلات النووية الكهرباء عن طريق شطر الذرات ، تأخذ مفاعلات الاندماج صفحة من كتاب قواعد اللعبة الخاص بنا وتحاول دمج الذرات معًا. (شاهد شرحًا مدته ثماني دقائق لمفاعلات الاندماج هنا.)

كان من المقرر طرح هاتين التقنيتين لتوليد الطاقة في السوق بحلول أواخر الأربعينيات من القرن الماضي - بعد فوات الأوان لإحداث فرق في أسواق الطاقة العالمية ، ناهيك عن كفاحنا ضد تغير المناخ. لحسن الحظ ، قد لا يكون هذا هو الحال لفترة طويلة.

التكنولوجيا حول مفاعلات الثوريوم موجودة بالفعل إلى حد كبير وهي نشطة التي تتبعها الصين. في الواقع ، أعلنوا عن خططهم لبناء مفاعل ثوريوم يعمل بكامل طاقته في غضون السنوات العشر المقبلة (منتصف عام 10). وفي الوقت نفسه ، كانت قوة الاندماج تعاني من نقص مزمن في التمويل لعقود ، لكنها حديثة أخبار من شركة لوكهيد مارتن يشير إلى أن مفاعل الاندماج الجديد قد يكون على بعد عقد من الزمان أيضًا.

إذا تم تشغيل أي من مصادر الطاقة هذه على الإنترنت في غضون العقد المقبل ، فسوف ترسل موجات صدمة عبر أسواق الطاقة. تتمتع طاقة الثوريوم والانصهار بإمكانية إدخال كميات هائلة من الطاقة النظيفة إلى شبكة الطاقة لدينا بشكل أسرع من مصادر الطاقة المتجددة لأنها لن تحتاج إلينا لإعادة توصيل شبكة الطاقة الحالية. ونظرًا لأن هذه الأشكال كثيفة رأس المال ومركزة من الطاقة ، فإنها ستكون جذابة للغاية لشركات المرافق التقليدية التي تتطلع إلى مكافحة نمو الطاقة الشمسية.

في نهاية اليوم ، إنها إهمال. إذا دخل الثوريوم والانصهار الأسواق التجارية في غضون السنوات العشر القادمة ، فقد يتفوقان على مصادر الطاقة المتجددة كمستقبل للطاقة. أي فترة أطول من ذلك ستفوز مصادر الطاقة المتجددة. في كلتا الحالتين ، الطاقة الرخيصة والوفرة في مستقبلنا.

إذن ما هو شكل العالم الذي يحتوي على طاقة غير محدودة حقًا؟ نجيب أخيرًا على هذا السؤال في الجزء السادس من سلسلة مستقبل الطاقة.

روابط مستقبل سلسلة الطاقة

الموت البطيء لعصر الطاقة الكربونية: مستقبل الطاقة P1

بترول! الزناد لعصر الطاقة المتجددة: مستقبل الطاقة P2

صعود السيارة الكهربائية: مستقبل الطاقة P3

الطاقة الشمسية وظهور إنترنت الطاقة: مستقبل الطاقة P4

مستقبلنا في عالم وفير الطاقة: مستقبل الطاقة P6