Аднаўляльныя крыніцы энергіі ў параўнанні з падстаноўнымі знакамі торыя і тэрмаядзернай энергіі: будучыня энергетыкі P5

 Падобна таму, як сонечная батарэя не выпрацоўвае энергію кругласутачна і без выходных, у некаторых месцах свету яна не працуе занадта добра ў параўнанні з іншымі. Паверце мне, я з Канады, у некаторыя месяцы вы амаль не бачыце сонца. Хутчэй за ўсё, у скандынаўскіх краінах і Расіі значна горш — магчыма, гэта таксама тлумачыць вялікую колькасць цяжкіх металаў і гарэлкі, якія там любяць.

Але, як згадваецца ў папярэдняя частка гэтай серыі Future of Energy сонечная энергія - не адзіная гульня ў горадзе, якая займаецца аднаўляльнымі крыніцамі энергіі. Фактычна існуе мноства варыянтаў аднаўляльных крыніц энергіі, тэхналогія якіх развіваецца гэтак жа хутка, як і сонечная, а выдаткі і выпрацоўка электраэнергіі (у некаторых выпадках) пераўзыходзяць сонечную.

З іншага боку, мы таксама збіраемся пагаварыць пра тое, што я люблю называць «аднаўляльнымі крыніцамі энергіі з падстаноўкай». Гэта новыя і неверагодна магутныя крыніцы энергіі, якія вырабляюць нулявыя выкіды вугляроду, але чые другасныя выдаткі на навакольнае асяроддзе і грамадства яшчэ не вывучаны (і могуць апынуцца шкоднымі).

Увогуле, мы тут разгледзім тое, што ў той час як сонечная энергія стане дамінуючай крыніцай энергіі да сярэдзіны стагоддзя, будучыня таксама будзе складацца з энергетычнага кактэйлю з аднаўляльных крыніц энергіі і падстаноўных знакаў. Такім чынам, давайце пачнем з аднаўляльнай энергіі NIMBYs ва ўсім свеце ненавідзяць з запалам.

Энергія ветру, чаго не ведаў Дон Кіхот

Калі эксперты гавораць пра аднаўляльныя крыніцы энергіі, большасць з іх ставяць ветраныя электрастанцыі побач з сонечнымі. Прычына? Што ж, сярод усіх аднаўляльных крыніц энергіі на рынку найбольш прыкметныя гіганцкія ветракі — яны тырчаць, як хворыя пальцы, уздоўж палёў фермераў і асобных (і не вельмі) відаў на набярэжную ў многіх частках свету.

Але пакуль а вакальная акруга ненавідзіць іх, у некаторых частках свету яны робяць рэвалюцыю ў энергетычнай сумесі. Гэта таму, што ў той час як адны краіны багатыя сонцам, у іншых ёсць вецер і шмат яго. Што калісьці было раздражненне, якое разбурае парасоны, закрывае вокны і псуе прычоску ператварылася (асабліва за апошнія пяць-сем гадоў) у электрастанцыю вытворчасці аднаўляльнай энергіі.

Возьмем, напрыклад, паўночныя краіны. Энергія ветру расце такімі хуткімі тэмпамі ў Фінляндыі і Даніі, што яны з'ядаюць рэнтабельнасць сваіх вугальных электрастанцый. Гэта, дарэчы, вугальныя электрастанцыі, якія павінны былі абараніць гэтыя краіны ад «ненадзейнай» аднаўляльнай энергіі. Цяпер Данія і Фінляндыя плануюць закансерваваць гэтыя электрастанцыі, 2,000 мегават бруднай энергіі, з сістэмы па 2030.

Але гэта яшчэ не ўсё, людзі! Данія настолькі захапілася энергіяй ветру, што плануе цалкам адмовіцца ад вугалю да 2030 года і перавесці ўсю сваю эканоміку на аднаўляльныя крыніцы энергіі (у асноўным з ветру) па 2050. Між тым, новыя канструкцыі ветракоў (напр. 1, 2) з'яўляюцца ўвесь час, якія могуць рэвалюцыянізаваць галіну і патэнцыйна зрабіць ветраэнергію такой жа прывабнай для багатых сонцам краін, як і для багатых ветрам.

Гаспадарка хваль

Звязаная з ветракамі, але пахаваная глыбока ў моры, - гэта трэцяя найбольш раскручаная форма аднаўляльнай энергіі: прыліўная. Прыліўныя млыны падобныя на ветраныя млыны, але замест таго, каб збіраць энергію ад ветру, яны збіраюць сваю энергію з акіянскіх прыліваў.

Прыліўныя фермы не так папулярныя і не прыцягваюць столькі інвестыцый, як сонечная і ветравая. Па гэтай прычыне tidal ніколі не будзе галоўным гульцом у спалучэнні аднаўляльных крыніц энергіі, акрамя некалькіх краін, такіх як Вялікабрытанія. Шкада, таму што, па дадзеных брытанскай марской экспертызы, калі б мы ўлавілі толькі 0.1 працэнта кінэтычнай энергіі прыліваў Зямлі, гэтага было б дастаткова, каб забяспечыць свет энергіяй.

Энергія прыліваў і адліваў таксама мае некаторыя унікальныя перавагі перад сонечнай і ветравай. Напрыклад, у адрозненне ад сонца і ветру, прылівы сапраўды працуюць 24/7. Прылівы і адлівы амаль пастаянныя, таму вы заўсёды ведаеце, колькі энергіі вы выпрацуеце ў любы дзень, што выдатна падыходзіць для прадказальнасці і планавання. І самае важнае для NIMBYs там, паколькі прыліўныя фермы знаходзяцца на дне акіяна, яны фактычна па-за полем зроку, па-за галавой.

Аднаўляльныя крыніцы энергіі старой школы: гідра- і геатэрмальныя

Вы можаце падумаць дзіўным, што, гаворачы пра аднаўляльныя крыніцы энергіі, мы не надаём шмат часу некаторым з найстарэйшых і найбольш шырока распаўсюджаных форм аднаўляльных крыніц энергіі: гідра- і геатэрмальнай. Што ж, для гэтага ёсць важкая прычына: змяненне клімату неўзабаве паменшыць магутнасць гідраэлектрастанцый, у той час як геатэрмальная энергія стане менш эканамічнай у параўнанні з сонечнай і ветравой. Але давайце паглыбімся.

Большасць плацін гідраэлектрастанцый у свеце сілкуецца буйнымі рэкамі і азёрамі, якія самі сілкуюцца сезонным раставаннем леднікоў з бліжэйшых горных масіваў і, у меншай ступені, грунтовымі водамі з дажджлівых рэгіёнаў высока над узроўнем мора. У бліжэйшыя дзесяцігоддзі змены клімату прывядуць да памяншэння (растання або высыхання) колькасці вады, якая паступае з абедзвюх гэтых крыніц.

Прыклад гэтага можна ўбачыць у Бразіліі, краіне з адным з самых экалагічна чыстых энергетычных міксаў у свеце, якая выпрацоўвае больш за 75 працэнтаў энергіі з гідраэлектраэнергіі. У апошнія гады скарацілася колькасць ападкаў і ўзмацніліся засухі выклікалі рэгулярныя перабоі з электрычнасцю (зацямненне і зацямненне) на працягу большай часткі года. Такая энергетычная ўразлівасць будзе станавіцца значна больш распаўсюджанай з кожным наступным дзесяцігоддзем, што вымушае краіны, якія залежаць ад гідраэнергетыкі, укладваць свае даляры на аднаўляльныя крыніцы энергіі ў іншым месцы.

Між тым канцэпцыя геатэрмальнай энергіі досыць простая: ніжэй пэўнай глыбіні Зямля заўсёды гарачая; прасвідруйце глыбокую дзірку, запусціце некалькі трубаправодаў, наліце ​​ваду, збярыце гарачую пару, якая падымаецца, і выкарыстоўвайце гэтую пару для харчавання турбіны і выпрацоўкі энергіі.

У некаторых краінах, такіх як Ісландыя, дзе яны «блаславёны» вялікай колькасцю вулканаў, геатэрмальная энергія з'яўляецца велізарным генератарам бясплатнай і экалагічна чыстай энергіі - яна вырабляе амаль 30 працэнтаў электраэнергіі ў Ісландыі. І ў асобных раёнах свету, якія маюць падобныя тэктанічныя характарыстыкі, гэта вартая форма энергіі, у якую трэба інвеставаць. Але ў большасці іншых месцаў будаўніцтва геатэрмальных станцый каштуе дорага, а сонечная і ветравая энергія таннеюць з кожным годам, геатэрмальная проста не будзе мець магчымасць канкураваць у большасці краін.

Падстаноўныя аднаўляльныя крыніцы энергіі

Праціўнікі аднаўляльных крыніц энергіі часта кажуць, што з-за іх ненадзейнасці нам трэба інвеставаць у буйныя, вядомыя і брудныя крыніцы энергіі, такія як вугаль, нафта і звадкаваны прыродны газ, каб забяспечыць стабільную колькасць энергіі для задавальнення нашых патрэб. Гэтыя крыніцы энергіі называюцца крыніцамі энергіі "базавай нагрузкі", таму што яны традыцыйна служылі асновай нашай энергетычнай сістэмы. Але ў некаторых частках свету, асабліва ў такіх краінах, як Францыя, ядзерная энергетыка была асноўнай крыніцай энергіі.

Ядзерная энергетыка з'яўляецца часткай сусветнага энергетычнага балансу з канца Другой сусветнай вайны. Нягледзячы на ​​тое, што тэхнічна ён вырабляе значную колькасць энергіі з нулявым выкідам вугляроду, пабочныя эфекты ў выглядзе таксічных адходаў, ядзерных аварый і распаўсюджвання ядзернай зброі зрабілі сучасныя інвестыцыі ў ядзерную зброю практычна немагчымымі.

Тым не менш, ядзерная не адзіная гульня ў горадзе. Ёсць два новыя тыпы неаднаўляльных крыніц энергіі, пра якія варта пагаварыць: торый і тэрмаядзерная энергія. Успрымайце іх як ядзерную энергетыку наступнага пакалення, але больш чыстую, бяспечную і значна больш магутную.

Торый і сінтэз не за гарамі?

Торыевыя рэактары працуюць на нітраце торыя, рэсурсе якога ў чатыры разы больш, чым урану. Яны таксама генеруюць нашмат больш энергіі, чым рэактары з уранавым рухавіком, вырабляюць менш адходаў, не могуць быць ператвораны ў зброевыя бомбы і практычна не расплаўляюцца. (Глядзіце пяціхвіліннае тлумачэнне торыевых рэактараў тут.)

Тым часам тэрмаядзерныя рэактары ў асноўным працуюць на марской вадзе, а дакладней, на камбінацыі ізатопаў вадароду трыція і дэйтэрыю. Там, дзе ядзерныя рэактары выпрацоўваюць электрычнасць шляхам расшчаплення атамаў, тэрмаядзерныя рэактары бяруць старонку з падручніка нашага сонца і спрабуюць зліваць атамы разам. (Глядзіце васьміхвіліннае тлумачэнне тэрмаядзерных рэактараў тут.)

Абедзве гэтыя тэхналогіі вытворчасці энергіі павінны былі з'явіцца на рынку ў канцы 2040-х гадоў - занадта позна, каб сапраўды паўплываць на сусветныя энергетычныя рынкі, не кажучы ўжо пра нашу барацьбу са змяненнем клімату. На шчасце, гэта можа быць не так занадта доўга.

Тэхналогія вакол торыевых рэактараў у значнай ступені ўжо існуе і актыўна выкарыстоўваецца пераследваў Кітай. Фактычна, яны абвясцілі аб сваіх планах пабудаваць цалкам функцыянуючы рэактар ​​з торыям на працягу наступных 10 гадоў (сярэдзіна 2020-х). Між тым, тэрмаядзерная энергетыка хранічна недафінансоўваецца на працягу дзесяцігоддзяў, але нядаўна навіны ад Lockheed Martin паказвае, што да новага тэрмаядзернага рэактара таксама можа быць усяго дзесяць гадоў.

Калі якая-небудзь з гэтых крыніц энергіі з'явіцца ў сетцы на працягу наступнага дзесяцігоддзя, гэта выкліча шокавыя хвалі на энергетычных рынках. Торый і тэрмаядзерная энергетыка маюць патэнцыял для ўвядзення велізарнай колькасці чыстай энергіі ў нашу энергетычную сетку хутчэй, чым аднаўляльныя крыніцы энергіі, паколькі ім не спатрэбіцца, каб мы перабудоўвалі існуючую электрасетку. І паколькі гэта капіталаёмістыя і цэнтралізаваныя формы энергіі, яны будуць вельмі прывабнымі для традыцыйных камунальных кампаній, якія жадаюць змагацца з ростам сонечнай энергіі.

У рэшце рэшт, гэта падкідванне. Калі торый і тэрмаядзерны ядзер выйдуць на камерцыйныя рынкі на працягу наступных 10 гадоў, яны могуць абагнаць аднаўляльныя крыніцы энергіі як будучыню энергетыкі. Яшчэ больш, і аднаўляльныя крыніцы энергіі выйграюць. У любым выпадку танная і багатая энергія ў нашай будучыні.

Такім чынам, як на самай справе выглядае свет з неабмежаванай энергіяй? Нарэшце мы адкажам на гэтае пытанне шостая частка нашай серыі Future of Energy.

БУДУЧЫНЯ СПАСЫЛК СЕРЫІ ENERGY

Павольная гібель эры вугляроднай энергетыкі: будучыня энергетыкі P1

Алей! Трыгер для эры аднаўляльных крыніц энергіі: Будучыня энергіі P2

Паўстанне электрамабіля: будучыня энергіі P3

Сонечная энергія і рост энергетычнага інтэрнэту: будучыня энергетыкі P4

Наша будучыня ў багатым энергіяй свеце: Будучыня энергіі P6